Магнитная композитная частица для дезактивации, способ ее изготовления, система дезактивации семейства радиоактивных веществ и способ дезактивации семейства радиоактивных веществ
Группа изобретений относится к системе дезактивации семейства радиоактивных веществ. Система дезактивации содержит магнитную композитную частицу для дезактивации; средство магнитного накопления. Магнитная композитная частица имеет многослойную структуру. Включает в себя: магнитную частицу, сформированную в сердцевинном участке; состав захвата, сформированный в поверхностном слое; и промежуточный слой, который покрывает магнитную частицу и сформирован между магнитной частицей и составом захвата, состав захвата и промежуточный слой связаны вместе посредством электростатической связи, магнитная частица имеет средний размер зерна от 1 нм до 10 мм. Имеются варианты магнитной композитной частицы, а также способ изготовления композитной частицы. Группа изобретений позволяет дезактивировать семейство радиоактивных веществ с высокой эффективностью, имеет высокую устойчивость к воздействию окружающей среды. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 51 ил., 3 табл., 205 пр.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к системе дезактивации семейства радиоактивных веществ и способу дезактивации семейства радиоактивных веществ. Настоящее изобретение также относится к магнитной композитной частице для дезактивации и способу ее изготовления, которые пригодны для использования в системе дезактивации семейства радиоактивных веществ и способе дезактивации семейства радиоактивных веществ.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] В аварии на атомной электростанции Фукусима-1, вызванной Великим восточно-японским землетрясением, произошедшим вблизи Санрикского побережья Тихого Океана, высокоуровневая вода, загрязненная радиоактивными веществами, явилась основным препятствием для восстановительных работ. Например, радиоактивный цезий-137 содержащийся в воде, загрязненной радиоактивными веществами из атомной электростанции Фукусима-1 имеет период полураспада 30,1 лет, и радиоактивный стронций-90 имеет период полураспада 28,9 лет. На атомной электростанции Фукусима-1 присутствует большое количество воды, загрязненной радиоактивными веществами, что создает чрезвычайно серьезную ситуацию. Например, радиоактивный цезий накапливается в мышечной ткани рыбы и животных и пр. по пищевой цепи. Известно, что внедрение радиоактивного цезия в тело увеличивает опасность заболевания раком печени, раком почек и раком мочевого пузыря.
[0003] В таких обстоятельствах, была предложена система, в которой пигмент, содержащий ферроцианид железа (берлинскую лазурь (непатентный источник 1)), который используется в качестве антидота от радиоактивного цезия, инжектируется в воду, загрязненную радиоактивными веществами, и отделяется центробежной силой, после чего вода фильтруется фильтром для удаления пигмента, а также радиоактивного цезия (непатентный источник 2). В результате эксперимента, в котором пигмент, содержащий ферроцианид железа, инжектируется в искусственно загрязненную воду (воду, содержащую йод, цезий и стронций, которые не излучают радиацию изотопов радиоактивного вещества, соответствующую высокоуровневой загрязненной воде из атомной электростанции Фукусима-1) и отделяется центробежной силой, стало известно, что концентрация цезия снижается до одной десятитысячной или менее. Использование существующего передвижного оборудования для очистки сточных вод, например, позволяет перерабатывать максимум 300 литров воды в час.
[0004] В качестве другого метода, был предложен способ, в котором несколько типы минералов, например природный цеолит, или химических веществ инжектируются в воду, загрязненную радиоактивными веществами, чтобы, таким образом, собирать радиоактивные вещества (непатентный источник 3). В частности, известно, что при добавлении 1,5 г порошка, смешанного с несколькими типами минералов, например природным цеолитом, или химических веществ, в искусственно загрязненную воду, полученную растворением нерадиоактивного цезия в 100 мл воды в концентрации от 1 до 10 млн ч., и смесь перемешивается в течение 10 минут, можно удалить почти 100% цезия.
[0005] Непатентный источник 4 предлагает способ использования композита магнетита и гексацианоферрата (II) для удаления радиоактивные вещества. Непатентный источник 5 предлагает, в качестве способа разделения для дезактивации жидких радиоактивных отходов, способ использования композита производной каликсарена crown-6, имеющей карбоксильную группу на своей оконечности, и наноразмерной магнитной молекулы ферритина. Непатентные источники 6 и 7 предлагают способ использования композита магнетита и гексацианоферрата (II) для обнаружения пероксидаз. Заметим, что патентные источники 1-3, 8 и 9 будут описаны ниже.
БИБЛИОГРАФИЯ
ПАТЕНТНЫЕ ИСТОЧНИКИ
[0006] [Патентный источник 1] японский патент № 4183047
[Патентный источник 2] японская патентная заявка № 2011-083367
[Патентный источник 3] PCT/JP2011/000638
НЕПАТЕНТНЫЕ ИСТОЧНИКИ
[0007] [Непатентный источник 1] "Product Information Pigment", [онлайн], Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co., Ltd., [извлеченный 11 октября 2011 г.], интернет (http://www.daicolor.co.jp/products_i/pro_i_pig/miloriblueqa.html)
[Непатентный источник 2] "Radioactive Substance: Tokyo Institute of Technology has developed cesium-contaminated water purification using pigment", [онлайн], The Mainichi Shimbun, апрель 15, 2011, [извлеченный 22 апреля 2011 г.], интернет (http://mainichi.jp/select/weathernews/news/20110415k0000e040015000c.html)
[Непатентный источник 3] "Professors of Kanazawa University have developed powder for trapping radioactive substances and also for purifying contaminated water", [онлайн], Sankei News, апрель 19, 2011, [извлеченный 22 апреля 2011 г.], интернет (http://sankei.jp.msn.com/science/news/110419/scn11041909150001-n1.htm)
[Непатентный источник 4] R.D. Ambashta, et al., Journal of Magnetic Materials, 2003, 267, 335-340
[Непатентный источник 5] Urban I, et al., Chem. Commun., 2010, 46, 4583-4585
[Непатентный источник 6] Zhang XQ, et al., J. Mater. Chem., 2010, 20, 5110-5116
[Непатентный источник 7] Wang H, et al., J. Hazard. Mater., 2011, 191,163-169
[Непатентный источник 8] "Analysis of non-destructive morphology of iodine contained in paddy soil by use of XANES, and its leaching mechanism', [онлайн], Study Topics, National Institute for Agro-Environmental Sciences, [извлеченный 11 октября 2011 г.], интернет (http://www.niaes.affrc.go.jp/sinfo/publishAnaesnews/072/news07209.pdf#search=)
[Непатентный источник 9] Yoshihisa Namiki, et al., Nature Nanotechnology 4, 598-606 (2009)
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА
[0008] Способ, раскрытый в вышеописанном непатентном источнике 2, использует систему, в которой загрязненная вода отделяется центробежной силой, после чего фильтруется фильтром для удаления пигмента, а также радиоактивного цезия. Кроме того, как описано выше, использование существующего передвижного оборудования для очистки сточных вод, например, позволяет перерабатывать максимум 300 литров воды в час.
[0009] Согласно вышеописанным непатентным источникам 4-7, поскольку радиоактивные вещества собираются магнитной силой, можно эффективно собирать радиоактивные вещества. Однако, согласно способу, раскрытому в непатентном источнике 5, производство самого композита дорого стоит, из-за чего способ оказывается непригоден для обработки большого количества морской воды и пр. Также в непатентных источниках 4, 6 и 7 не указано, что магнитные композитные частицы обладают достаточной устойчивостью к воздействию окружающей среды.
[0010] Если можно обеспечить метод дезактивирования радиоактивных веществ с более высокой эффективностью, можно ожидать большого вклада в повышение эффективности восстановительных работ после аварии на атомной электростанции Фукусима-1 и в решение проблемы радиационного воздействия. Также предполагается, что метод играет важную роль в качестве меры безопасности атомных электростанций, эксплуатируемых в настоящее время. Хотя выше были описаны проблемы, связанные с водой, загрязненной радиоактивными веществами, из атомной электростанции, аналогичные проблемы существуют в целом для области обработки для дезактивирования семейства радиоактивных веществ, содержащихся в жидкости.
[0011] Настоящее изобретение было сделано ввиду вышеописанных обстоятельств. Первой задачей настоящего изобретения является обеспечение системы дезактивации семейства радиоактивных веществ и способа дезактивации семейства радиоактивных веществ, которые позволяют дезактивировать семейство радиоактивных веществ с высокой эффективностью, имеют высокую устойчивость к воздействию окружающей среды и пригодны для массового удаления. Второй задачей настоящего изобретения является обеспечение магнитной композитной частицы для дезактивации, которая пригодна для использования в системе дезактивации семейства радиоактивных веществ и способе дезактивации семейства радиоактивных веществ, и способа ее изготовления.
РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ
[0012] Система дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно настоящему изобретению включает в себя: магнитную композитную частицу для дезактивации, которая захватывает семейство радиоактивных веществ в жидкости; и средство магнитного накопления для накопления магнитной композитной частицы для дезактивации в жидкости. Магнитная композитная частица для дезактивации имеет многослойную структуру, включающую в себя: магнитную наночастицу, сформированную в сердцевинном участке; состав захвата, сформированный в поверхностном слое для захвата семейства радиоактивных веществ в жидкости; и промежуточный слой, который непосредственно покрывает магнитную наночастицу и сформирован, по существу, между магнитной наночастицей и составом захвата.
[0013] Согласно способу, раскрытому в вышеописанном непатентном источнике 1, разделение центробежной силой требуется как способ сбора частиц, захвативших семейство радиоактивных веществ. Соответственно, требуется устройство разделение центрифугированием, и на разделение центрифугированием уходит больше времени, что препятствует эффективному сбору семейства радиоактивных веществ из большого количества воды, загрязненной радиоактивными веществами. В качестве способа сбора частиц, захвативших семейство радиоактивных веществ, способ создания условий для осаждения или создания условий для осаждения путем добавления флокулянта требует оборудования и времени на осаждение, что препятствует эффективному сбору семейства радиоактивных веществ из большого количества воды, загрязненной радиоактивными веществами.
[0014] С другой стороны, система дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно настоящему изобретению позволяет магнитной композитной частице для дезактивации захватывать семейство радиоактивных веществ и позволяет средство магнитного накопления собирать семейство радиоактивных веществ, таким образом, давая возможность собирать семейство радиоактивных веществ с высокой эффективностью. Магнитная композитная частица для дезактивации включает в себя промежуточный слой, сформированный между магнитной наночастицей и составом захвата, что повышает устойчивость к воздействию окружающей среды. Система также пригодна для массового удаления.
[0015] Способ дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно настоящему изобретению это способ дезактивирования радиоактивного вещества в жидкости, причем способ включает в себя этапы, на которых: (i) инжектируют в жидкость магнитную композитную частицу для дезактивации, включающую в себя: магнитную наночастицу, сформированную в сердцевинном участке; состав захвата, сформированный в поверхностном слое для захвата семейства радиоактивных веществ в жидкости; и промежуточный слой, который непосредственно покрывает магнитную наночастицу и сформирован, по существу, между магнитной наночастицей и составом захвата, или (ii) отдельно инжектируют в жидкость магнитную наночастицу с покрытием, включающую в себя магнитную наночастицу и промежуточный слой, и состав захвата для формирования магнитной композитной частицы для дезактивации в жидкости; позволяют магнитной композитной частице для дезактивации захватывать семейство радиоактивных веществ, содержащихся в жидкости; и, после этого, собирают магнитную композитную частицу для дезактивации из жидкости с использованием средства магнитного накопления.
[0016] Магнитная композитная частица для дезактивации согласно первому аспекту настоящего изобретения способна захватывать семейство радиоактивных веществ, используемое для системы дезактивации радиоактивного семейства вышеупомянутого аспекта. Магнитная композитная частица для дезактивации включает в себя: магнитную наночастицу, сформированную в сердцевинном участке; состав захвата, сформированный в поверхностном слое для захвата семейства радиоактивных веществ в жидкости; и промежуточный слой, который непосредственно покрывает магнитную наночастицу и сформирован, по существу, между магнитной наночастицей и составом захвата.
[0017] Магнитная композитная частица для дезактивации согласно второму аспекту настоящего изобретения имеет многослойную структуру, включающую в себя: магнитную наночастицу, сформированную в сердцевинном участке; состав захвата, сформированный в поверхностном слое для захвата семейства радиоактивных веществ; и промежуточный слой, который непосредственно покрывает магнитную наночастицу и сформирован, по существу, между магнитной наночастицей и составом захвата.
[0018] Способ изготовления магнитной композитной частицы для дезактивации согласно настоящему изобретению включает в себя этапы, на которых: формируют магнитную наночастицу с покрытием, включающую в себя магнитную наночастицу и состав, образующий промежуточный слой для формирования промежуточного слоя, который покрывает, по меньшей мере, часть поверхностного слоя магнитной наночастицы; и вводят состав захвата в магнитную наночастицу с покрытием, чтобы он располагался в, по меньшей мере, части поверхностного слоя.
ПРЕИМУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0019] Положительный результат настоящего изобретения состоит в возможности обеспечить систему дезактивации семейства радиоактивных веществ и способ дезактивации семейства радиоактивных веществ, которые позволяют дезактивировать семейство радиоактивных веществ с высокой эффективностью, обладают высокой устойчивостью к воздействию окружающей среды и пригодны для массового удаления. Другой положительный результат настоящего изобретения состоит в возможности обеспечить магнитную композитную частицу для дезактивации, которая пригодна для использования в системе дезактивации семейства радиоактивных веществ и способе дезактивации семейства радиоактивных веществ, и способ ее изготовления.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0020] Фиг.1 - блок-схема операций, демонстрирующая способ дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно первому варианту осуществления;
Фиг.2A - упрощенная пояснительная схема магнитной композитной частицы для дезактивации согласно первому варианту осуществления;
Фиг.2B - частичный подетальный вид магнитной композитной частицы для дезактивации согласно первому варианту осуществления;
Фиг.2C - вид в разрезе демонстрирующий участок разреза, взятый вдоль линии IIC-IIC на Фиг.2A;
Фиг.2D - пояснительная схема, демонстрирующая пример случая, когда магнитные наночастицы образуют кластер;
Фиг.2E - пояснительная схема, демонстрирующая пример случая, когда промежуточный слой сформирован на кластере, показанном на Фиг.2D;
Фиг.2F - пояснительная схема, демонстрирующая пример процесса, в котором формируются составы захвата, показанные на Фиг.2E;
Фиг.2G - пояснительная схема, демонстрирующая пример магнитных композитных частиц для дезактивации, которые образуют кластер;
Фиг.2H - пояснительная схема, демонстрирующая другой пример магнитной наночастицы с покрытием, которая образует кластер;
Фиг.2I - упрощенный вид в разрезе участка разреза, показанного на Фиг.2H;
Фиг.3A-3D - пояснительные схемы, каждая из которых демонстрирует систему дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно первому варианту осуществления;
Фиг.4 - упрощенный подетальный вид в перспективе, демонстрирующий пример средства магнитного накопления согласно первому варианту осуществления;
Фиг.5A и 5B - упрощенные пояснительные схемы, поясняющие пример способа дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно второму варианту осуществления;
Фиг.6A - упрощенный вид сверху, демонстрирующий пример магнитной проволочной сетки согласно второму варианту осуществления;
Фиг.6B - упрощенный вид сбоку магнитного фильтра согласно второму варианту осуществления;
Фиг.7A и 7B - упрощенные пояснительные схемы, поясняющие пример способа дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно третьему варианту осуществления;
Фиг.8A - принципиальная схема, демонстрирующая пример магнитной наночастицы согласно четвертому варианту осуществления;
Фиг.8B - упрощенный вид в перспективе взятый, вдоль линии VIIIB-VIIIIB, показанной на Фиг.8A;
Фиг.9A-9H - фотографии, каждая из которых демонстрирует состояние накопления магнитных композитных частиц для дезактивации согласно примеру 1 средством магнитного накопления;
Фиг.10A-10D - пояснительные схемы, каждая из которых демонстрирует состояние накопления магнитных композитных частиц для дезактивации согласно примеру 2 средством магнитного накопления;
Фиг.11 - график, в котором изображена концентрация цезия каждого образца согласно примеру 2;
Фиг.12 - график, в котором изображена концентрация цезия каждого образца согласно примеру 3;
Фиг.13 - график, в котором изображена концентрация цезия каждого образца согласно примеру 4;
Фиг.14A - упрощенный вид спереди устройства магнитного воздействия и образца согласно примеру 6;
Фиг.14B - упрощенный вид сверху, демонстрирующий устройство магнитного воздействия и образец согласно примеру 6;
Фиг.15A-15E - пояснительные схемы для синтеза магнитных композитных частиц для дезактивации с использованием устройства смешивания/перемешивания согласно первому видоизмененному примеру;
Фиг.16A-16D - пояснительные схемы для синтеза магнитных композитных частиц для дезактивации с использованием устройства смешивания/перемешивания согласно второму видоизмененному примеру;
Фиг.17A - упрощенная схема, поясняющая магнитный фильтр/шприц согласно примеру 219; и
Фиг.17B - упрощенный подетальный вид, поясняющий магнитный фильтр/шприц согласно примеру 219.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0021] Далее представлены варианты осуществления, к которым применяется настоящее изобретение. Конечно, другие варианты осуществления также могут быть включены в категорию настоящего изобретения при условии, что варианты осуществления отвечают объему настоящего изобретения. Размер и отношение каждого элемента, проиллюстрированного в нижеследующих чертежах, приведены только для удобства объяснения, и не обязательно совпадают с фактическими размером и отношением. В нижеследующих вариантах осуществления и примерах, одни и те же составные элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями, и их описание, при необходимости, опущено. Нижеследующие варианты осуществления, по желанию, можно комбинировать.
Первый вариант осуществления
[0022] Система дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно настоящему изобретению будет описана со ссылкой на Фиг.1-3D. На Фиг.1 показана блок-схема операций, демонстрирующая способ дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно первому варианту осуществления. На Фиг.2A показана упрощенная пояснительная схема, демонстрирующая магнитную композитную частицу для дезактивации согласно первому варианту осуществления. На Фиг.2B показан частичный подетальный вид магнитной композитной частицы для дезактивации. На Фиг.2C показан вид в разрезе участка разреза, взятый вдоль линии IIC-IIC на Фиг.2A. На Фиг.2D-21 показаны пояснительные схемы и пр., каждая из которых демонстрирует случай, когда магнитные наночастицы магнитных композитных частиц для дезактивации образуют кластер. На Фиг.3A-3D показаны пояснительные схемы, каждая из которых демонстрирует систему дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно первому варианту осуществления.
[0023] Заметим, что термин "радиоактивное вещество" является общим термином для веществ с радиоактивностью и относится к материалам ядерного топлива, например урану, плутонию и торию, радиоактивным элементам, радиоактивным изотопам или продуктам активации, которые, в общем случае, генерируются посредством абсорбции или ядерной реакции нейтронов. Система дезактивации семейства радиоактивных веществ и способ дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно настоящему изобретению можно применять не только к радиоактивным веществам, но и к стабильным изотопам радиоактивных изотопов, которые являются радиоактивными веществами. Общеизвестно, что радиоактивные изотопы и стабильные изотопы имеют одни и те же физико-химические свойства и одинаковое поведение в среде (например, непатентный источник 8). Другими словами, как известно, можно считать, что радиоактивные изотопы и стабильные изотопы имеют, по существу, одинаковое поведение захвата. Соответственно, описанный здесь термин "семейство радиоактивных веществ" определен как включающий в себя материалы ядерного топлива, например уран, плутоний и торий, радиоактивные элементы, радиоактивные изотопы, продукты активации, которые, в общем случае, генерируются посредством абсорбции или ядерной реакции нейтронов, и стабильные изотопы (нерадиоактивные вещества) радиоактивных изотопов.
[0024] Настоящее изобретение предусматривает способ инжекции магнитных композитных частиц для дезактивации в жидкость, содержащую семейство радиоактивных веществ, и сбора семейства радиоактивных веществ, содержащихся в жидкости. Жидкость, подлежащая сбору, согласно настоящему изобретению, то есть жидкость, содержащая семейство радиоактивных веществ, не имеет конкретных ограничений в объеме настоящего изобретения. Пригодные примеры жидкости включают в себя водную жидкость, например, воду, загрязненную радиоактивными веществами, и водный растворитель, частично содержащий органический растворитель. Применим также органический растворитель. Примеры жидкости, подлежащей сбору, согласно настоящему изобретению, включают в себя дождевую воду, грунтовую воду, талую воду, морскую воду, речную воду, озерную воду, прудовую воду, воду из водяной цистерны и пр., почвенную воду, содержащую загрязненную почву, воду с рассеянной в ней загрязненной пылью, воду с рассеянным в ней загрязненным грунтом, промывочную воду для промывки загрязненного щебня, устройства, машины и пр., воду, используемую для мытья транспортного средства для транспортировки человека, животного или багажа, например, трехколесного велосипеда, двухколесного велосипеда, мотоцикла, автомобиля, электромобиля, грузового автомобиля, корабля, самолета и вертолета, воду, поступающую в водопровод, воду, поступающую в систему водоотведения, воду, собранную из канализации, осадок, осадок чистой воды, воду с рассеянными в ней частицами золы, содержащими семейство радиоактивных веществ, питьевую воду, включающую в себя пищу, например, молоко, фруктовый сок и чай, промывочную воду для собранных чайных листьев, грудное молоко, сыворотку крови и жидкость организма человека, страдающего внутренним воздействием радиации, другую воду животного происхождения, растительного происхождения и микробного происхождения, загрязненную воду и промывочную воду. Примеры воды, поступающей в общественный водопровод и систему водоотведения, включают в себя воду, поступающую в каждый дом, промышленную воду, сельскохозяйственную воду и воду, используемую для лесного хозяйства, промышленного животноводства и рыбоводства.
[0025] В первом варианте осуществления, жидкие отходы, содержащие радиоактивный цезий, которые составляют одну из проблем, вызванных аварией на атомной электростанции, будут описаны в качестве примера семейства радиоактивных веществ. Радиоактивный цезий является одним из веществ, генерируемых при ядерном делении урана, который используется в качестве топлива на атомной электростанции. Известно, что радиоактивный цезий является веществом, аналогичным по своим химическим свойствам калия, и внедряется и распределяется в животных и растениях таким же образом, как калий.
[0026] Прежде всего, магнитные композитные частицы 1 для дезактивации, которые захватывают семейство радиоактивных веществ, инжектируются в воду 20, загрязненную радиоактивными веществами, которая является жидкостью, содержащей семейство радиоактивных веществ (см. этап 1 на Фиг.3A). В примере первого варианта осуществления, частицы, которые захватывают радиоактивный цезий 21, который является семейством радиоактивных веществ, инжектируются в воду 20, загрязненную радиоактивными веществами. Магнитные композитные частицы 1 для дезактивации представляют собой частицы, обладающие свойством захвата семейства радиоактивных веществ и магнетизмом. Добавка магнитных композитных частиц 1 для дезактивации, достаточная для захвата радиоактивного цезия 21, вычисляется путем измерения концентрации семейства радиоактивных веществ, содержащихся в воде 20, загрязненных радиоактивными веществами, и вычисленная добавка магнитных композитных частиц для дезактивации инжектируется. В случае устранения нескольких радиоактивных веществ, например, радиоактивного стронция и радиоактивного таллия, одновременно, несколько типов магнитных композитных частиц для дезактивации, включающих в себя составы захвата, которые захватывают радиоактивные вещества, подлежащие деактивации, можно инжектировать в воду, загрязненную радиоактивными веществами одновременно или в несколько инжекций.
[0027] Как показано на Фиг.2A-2C, магнитная композитная частица 1 для дезактивации включает в себя магнитную наночастицу 10, промежуточный слой 15 и состав 18 захвата. Промежуточный слой 15 сформирован в, по меньшей мере, части поверхности магнитной наночастицы 10, и магнитная наночастица 10 и состав 18 захвата связаны друг с другом промежуточным слоем 15. Другими словами, магнитная композитная частица 1 для дезактивации включает в себя: магнитную наночастицу 10, сформированную в сердцевинном участке; состав 18 захвата, сформированный в поверхностном слое, для захвата семейства радиоактивных веществ, содержащихся в жидкости; и промежуточный слой 15, который непосредственно покрывает магнитную наночастицу 10 и сформирован, по существу, между магнитной наночастицей 10 и составом 18 захвата. Может быть сформирован промежуточный слой 15, состоящий из единственного промежуточного слоя или из нескольких промежуточных слоев.
[0028] Магнитная наночастица 10 не имеет конкретных ограничений, и можно применять любую магнитную наночастицу при условии, что магнитная наночастица удовлетворяет следующим условиям: (1) магнитная наночастица 10 и состав 18 захвата образуют магнитную композитную частицу 1 для дезактивации; и (2) магнитная наночастица 10 обладает магнетизмом, который может накапливаться средством магнитного накопления. Пригодные примеры магнитной наночастицы 10 включают в себя железо (Fe), никель, кобальт, марганец, гадолиний и их оксиды, магнетит (Fe3O4), маггемит (Fe2O3), моноксид железа (FeO), нитрид железа, сплав кобальта, платины и хрома, ферритобариевый сплав, марганцево-алюминиевый сплав, железоплатиновый сплав, железопалладиевый сплав, кобальтоплатиновый сплав, сплав железа, неодима и бора и самарий-кобальтовый сплав. Также можно использовать, например, магнитный тонер, который используется для копировальных аппаратов и пр. Для повышения коррозионной стойкости поверхности каждой магнитной наночастицы, поверхность можно покрывать различными оксидами металлов.
[0029] Магнитную наночастицу 10 предпочтительно формировать из материала, имеющего высокую магнитную анизотропию и высокую характеристику магнитной индукции даже при малом диаметре частицы. Предпочтительные примеры материала магнитной наночастицы 10 включают в себя магнитные композитные частицы для дезактивации, включающие в себя нитрид железа, железо или частицы FePt и наночастицы, включающие в себя частицы FePt и другие магнитные металлические элементы. Альтернативно, можно использовать наночастицы или микрочастицы, имеющие магнитные молекулы, покрытые немагнитными молекулами. В качестве дополнительной альтернативы, магнитные наночастицы самоассоциированного липида, раскрытые в вышеописанном патентном источнике 2, или магнитные наночастицы с покрытием из органического материала, например, магнитные наночастицы с липидным покрытием или магнитные наночастицы с полимерным покрытием, можно использовать в качестве магнитной наночастицы. Кроме того, в качестве магнитной наночастицы можно использовать магнитные наночастицы с покрытием из неорганического вещества, например магнитные наночастицы с покрытием из оксида кремния.
[0030] Средний размер зерна магнитной наночастицы 10 не имеет конкретных ограничений при условии, что магнитная наночастица может диспергироваться в воде 20, загрязненной радиоактивными веществами. Ввиду свойства дисперсии в отношении воды 20, загрязненной радиоактивными веществами, средний размер зерна, предпочтительно, составляет от 1 нм до 10 мм. Более предпочтительно, средний размер зерна составляет 5 нм или более с точки зрения способности к магнитному накоплению, и 1 мм или менее с точки зрения увеличения площади поверхности накопления.
[0031] Состав 18 захвата не ограничен при условии, что состав захвата может захватывать семейство радиоактивных веществ, и можно использовать любой известный состав захвата в зависимости от радиоактивного вещества, подлежащего захвату. Примеры состава 18 захвата включают в себя ферроцианид металла. Кроме того, эффективны глинистые минералы в целом, например цеолит, иллит, слюда, вермикулит и смектит, активированный уголь, иониты в целом, общеизвестные природные/искусственные нанопористые тела, и пищевая клетчатка, например пектин. Конкретные пригодные примеры ферроцианида металла включают в себя такой ферроцианид металла, как ферроцианид железа (берлинскую лазурь), ферроцианид никеля, ферроцианид кобальта, ферроцианид меди, ферроцианид цинка, ферроцианид хрома и ферроцианид марганца. Примеры ионитов включают в себя ионообменную смолу, природные иониты, например, вермикулит и бентонит, и неорганические иониты, например, фосфат циркония, оксид алюминия и ферроцианид железа. Когда в качестве семейства радиоактивных веществ рассматривается цезий, ферроцианид железа, ферроцианид никеля, ферроцианид кобальта, цеолит, глинистый минерал и пектин (пищевая клетчатка) особенно эффективны. Когда в качестве семейства радиоактивных веществ рассматривается стронций, особенно эффективен гидроксиапатит и т.п. Дополнительно, эффективны также растворитель фермента гуаровой фасоли, агароза, глюкоманнан, полидекстроза, альгинатный натрий, инулин, каррагенан, целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин, хитин и хитозан. Берлинская лазурь эффективно используется для удаления не только цезия, но и, например, таллия. Состав захвата можно, при необходимости, проектировать в зависимости от радиоактивного вещества, подлежащего захвату. Состав захвата можно, при необходимости, подвергать обработке, например, термической обработке или термической обработке под давлением. Например, способность цеолита и т.п. к адсорбции цезия можно повысить термической обработкой или термической обработкой под давлением. В случае захвата нескольких типов радиоактивных веществ, в магнитную наночастицу с покрытием можно вводить различные типы составов захвата, или можно использовать несколько магнитных композитных частиц для дезактивации.
[0032] Промежуточный слой 15 функционирует как промежуточный слой для магнитных наночастиц, сформированных в сердцевинном участке. Промежуточный слой 15 сформирован, по существу, между магнитной наночастицей 10 и составом 18 захвата и предназначен для обеспечения их слипания. В качестве магнитной наночастицы с покрытием, включающей в себя магнитную наночастицу 10 и промежуточный слой 15, пригодны для использования, например, коммерчески доступные магнитные шарики. Форма связи между магнитной наночастицей 10 и промежуточным слоем 15 не ограничена, и можно использовать любые общеизвестные методы. Примеры формы связи включают в себя химическую связь (внутримолекулярную связь) образующую внутреннюю структуру молекулы (металла), ковалентную связь (неметалла с неметаллом), координационную связь, металл-металлическую связь, химическую связь, образующую молекулярную (атомную) группу, ионную связь (неметалла с металлом), металлическую связь, водородную связь, гидрофобную связь, ван-дер-ваальсову связь, и, в узком смысле, межмолекулярную силу. С точки зрения прочности связи, желательна ковалентная связь или электростатическая связь. Например, использование полимерэлектролита облегчает покрытие магнитных наночастиц.
[0033] Форма связи между промежуточным слоем 15 и составом 18 захвата не имеет конкретных ограничений, но предпочтительно использовать электростатическую связь или ковалентную связь. Промежуточный слой 15, предпочтительно, имеет реакционную группу, подлежащую связыванию с составом 18 захвата. В непатентном источнике 4, слой, соответствующий промежуточному слою 15 не предусмотрен, что создает проблему легкой разлагаемости композитных частиц. С другой стороны, магнитные композитные частицы 1 для дезактивации согласно настоящему изобретению снабжены промежуточным слоем 15, который эффективно препятствует разложению магнитных композитных частиц 1 для дезактивации. Другими словами, магнитные композитные частицы для дезактивации можно использовать в сточной загрязненной воде, морской воде, и пр., противодействуя разложению магнитных композитных частиц для дезактивации. В результате, магнитная сила каждой частицы может поддерживаться на желаемом значении, что позволяет средству магнитного накопления осуществлять сбор с высокой эффективностью. Кроме того, регулировка реакционной группы промежуточного слоя 15 обеспечивает преимущество в том, что в магнитную наночастицу 10 можно вводить желаемое количество состава 18 захвата. Заметим, что композитные частицы также можно изготавливать, комбинируя различные типы магнитных материалов и различные типы составов захвата.
[0034] Пригодные примеры промежуточного слоя 15 включают в себя липид, детергент и полимер. Также можно использовать неорганические вещества, например оксид кремния, и так называемые пластиковые материалы. Примеры полимера включают в себя такие полимеры, как полиэтиленгликоль, имеющий, на своей оконечности, алкоксилильную группу, хлоросилильную группу, изоцианатсилильную группу или меркаптогруппу, катионные полиэлектролиты, например, поли-L-лизин, поли(диаллилдиметиламмоний хлорид), метилгликолевый хитозан (MGch), поли(аллиламингидрохлорид), поли(акриламид-ко- диаллилдиметиламмоний хлорид) и диаллилдиметиламмоний, и полианионные электролиты, например, 4-стиролсульфонат натрия, поли(4-стиролсульфонат-ко-малеинат) натрия, полианетолсульфонат натрия, поли(2-акриламид-2-метил-1-пропансульфонат), поли(4- стиролсульфонат) аммония, поли(4-стиролсульфонат) лития, поли(4- стиролсульфонат), поли(4-стиролсульфонат-ко-малеинат) натрия, поли(акрилат натрия), поли(винилсульфонат натрия), поли(винил сульфат)калийхлорид, поли(4-стиролсульфонат натрия), и калийполивинилсульфат (PVSK). Примеры реакционной группы промежуточного слоя 15 включают в себя связь авидин-биотиновой системы, эпоксидную группу, тосильную группу, эфирную группу, тиольную группу, аминогруппу, ацилгалоидную группу, N-гидроксисукцинимидэфирную группу, альдегидную группу, малеимидную группу, винилсульфонную группу, бензотриазолкарбонатную группу и бромацетамидную группу. Частично можно включить полимер с поперечными связями, например, полиэтилен, который позволяет повысить термостойкость, атмосферостойкость, и пр. за счет радиоактивного излучения. Кроме того, для магнитных наночастиц можно использовать любой общеизвестный детергент. Можно сформировать промежуточный слой 15 одного типа или нескольких типов.
[0035] Размер магнитной композитной частицы для дезактивации предпочтительно, составляет от 10 нм до 5 мм с точки зрения баланса между свойством дисперсии, удельной площади поверхности и магнитного накопления. Размер, более предпочтительно, составляет от 50 нм до 500 мкм, и еще более предпочтительно, от 250 нм до 50 мкм. Намагниченность насыщения магнитной композитной частицы для дезактивации, предпочтительно, составляет 5 эме/г или более с точки зрения повышения эффективности накопления магнитной силой и, более предпочтительно, 10 эме/г или более. Еще более предпочтительно, намагниченность насыщения составляет 20 эме/г или более. Более высокая намагниченность насыщения предпочтительна для повышения эффективности накопления магнита, но, в общем случае, намагниченность насыщения составляет 220 эме/г или менее с точки зрения доступности.
[0036] Как показано на Фиг.2D, магнитные наночастицы, используемые для магнитных композитных частиц для дезактивации, могут образовывать кластер 90, который является совокупностью нескольких магнитных наночастиц 10. В случае использования кластера в качестве магнитных наночастиц, промежуточный слой 15 может быть сформирован непосредственно на поверхности кластера 90. Как показано на Фиг.2E, можно использовать магнитную наночастицу 91 с покрытием, в которой промежуточный слой 15 нанесен на поверхностный слой кластера 90, сформированного из нескольких магнитных наночастиц 10.
[0037] Как показано в пояснительной схеме на Фиг.2H, демонстрирующей магнитную наночастицу 91 с покрытием, и Фиг.2I, демонстрирующей ее вид в разрезе, кластер 90 может представлять собой совокупность монодисперсных магнитных наночастиц 10, каждая из которых покрыта промежуточным слоем 15. В любом случае, достаточно, чтобы промежуточный слой 15 был нанесен на, по меньшей мере, часть поверхностного слоя магнитной наночастицы 10. Заметим, что тип промежуточного слоя, который покрывает каждую магнитную наночастицу, может отличаться от типа промежуточного слоя, который покрывает весь кластер.
[0038] Состав 18 захвата сформирован в поверхностном слое, по меньшей мере, части магнитных композитных частиц для дезактивации (см. Фиг.2G). Фиг.2F демонстрирует пример, в котором состав 18 захвата и промежуточный слой 15 связаны друг с другом электростатической связью. В этом примере, магнитная композитная частица 1 для дезактивации вынуждает положительно заряженный промежуточный слой 15 связываться с отрицательно заряженным кластером 90 электростатической связью, и также вынуждает отрицательно заряженный состав 18 захвата связываться с промежуточным слоем 15. Магнитные наночастицы 10 образуют кластер 90, который обеспечивает преимущество в том, что можно увеличить силу накопления и скорость накопления, полученные посредством магнитной силы магнитных композитных частиц 1 для дезактивации, и можно повысить эффективность магнитного накопления.
[0039] С точки зрения эффективного подавления разложения магнитных композитных частиц 1 для дезактивации, 50% или более поверхностного слоя магнитных наночастиц, предпочтительно, покрыты промежуточным слоем, и, более предпочтительно, 80% или более поверхностного слоя покрыты промежуточным слоем.
[0040] Затем магнитные композитные частицы 1 для дезактивации, инжектированные в воду 20, загрязненную радиоактивными веществами, захватывают семейство радиоактивных веществ (см. этап 2 на Фиг.3B). Радиоактивную загрязненную воду можно, при необходимости, например, перемешивать, диспергировать или нагревать.
[0041] После этого, средство 30 магнитного накопления погружается в воду, загрязненную радиоактивными веществами, для накопления магнитных композитных частиц 1 для дезактивации. Затем, после отделения средства 30 магнитного накопления от воды, загрязненной радиоактивными веществами, генерация магнетизма отключается для сбора, таким образом, семейства радиоактивных веществ (см. этап 3 на Фиг.3C). В частности, магнитные композитные частицы 1 для дезактивации, захватившие семейство радиоактивных веществ, накапливаются посредством магнитной силы средства 30 магнитного накопления, и магнитные композитные частицы 1 собираются. Соответственно, можно легко и эффективно собирать семейство радиоактивных веществ. Вместо погружения средства 30 магнитного накопления в воду, загрязненную радиоактивными веществами, средство 30 магнитного накопления можно приводить в контакт или приводить в тесный контакт с внешней стенкой контейнера, чтобы, таким образом, накапливать, отделять и собирать магнитные композитные частицы 1 для дезактивации.
[0042] Собранные магнитные композитные частицы 1 для дезактивации запечатываются в контейнере, который экранирует гамма-излучение с использованием бетона, стали, свинца и т.п. В случае гамма-излучения, бетон сформирован толщиной 50 см или более, и свинец сформирован толщиной 10 см или более. Хотя проиллюстрирован пример гамма-излучения, каждое из семейства радиоактивных веществ, которое испускает альфа-лучи, и семейства радиоактивных веществ, которое испускает бета-лучи, может быть запечатано в общеизвестной экранирующей машине. Заметим, что собранные радиоактивные вещества можно повторно использовать в качестве материалов для герметичного источника излучения для лечения рака, герметичного источника излучения для измерительного устройства, других герметичных источников излучения и негерметичных источников излучения.
[0043] Средство 30 магнитного накопления имеет функцию, позволяющую включать и отключать магнитную силу, и механизм переноса. Например, предпочтительно использовать электромагнит, сверхпроводящий магнит и пр. Управление включением/отключением магнитной силы может осуществляться постоянным магнитом и средством экранирования. Кроме того, магнитные композитные частицы 1 для дезактивации можно сначала собирать с использованием постоянного магнита и т.п. И затем собирать с использованием более сильного электромагнита, сверхпроводящего магнита, и т.п., и после этого, магнитная сила электромагнита, сверхпроводящего магнита, и т.п. отключается, чтобы, таким образом, отделить магнитные композитные частицы 1 для дезактивации.
[0044] В случае использования постоянного магнита можно использовать, например, феррит, сплав Ne-Fe-B и самарий-кобальтовый сплав, хотя здесь нет конкретных ограничений. Когда требуется большая магнитная сила, предпочтителен сплав Ne-Fe-B. Также в случае использования электромагнита, сверхпроводящего магнита, и т.п., полезно снабжать средство 30 магнитного накопления средством экранирования для придания направленности магнитным силовым линиям магнита. Для обеспечения надлежащей защиты средства 30 магнитного накопления от коррозии под действием, например, морской воды магнит и т.п., при необходимости, герметично запечатывается в корпусе.
[0045] На Фиг.4 показан упрощенный подетальный вид в перспективе, демонстрирующий пример основной части средства 30 магнитного накопления согласно первому варианту осуществления. Средство 30 магнитного накопления включает в себя магнит 31, средство 32 экранирования и корпус 33. Средство 30 магнитного накопления имеет функцию экранирования для придания направленности в направлении, в котором генерируется магнитное поле магнита 31. Средство 32 экранирования, согласно первому варианту осуществления, сформировано из ярма. Разумеется, средство экранирования не ограничивается этим, и можно использовать любой материал при условии, что материал имеет функцию экранирования. В первом варианте осуществления, ярмо, выступающее в роли средства 32 экранирования, сформировано в виде цилиндрического тела, имеющего вогнутую форму, которое покрывает боковую поверхность и верхнюю поверхность магнита 31, в результате чего, большая магнитная сила генерируется в одном направлении. Обеспечение средства 32 экранирования увеличивает магнитную силу от нижней поверхности магнита 31.
[0046] После сбора магнитных композитных частиц 1 для дезактивации, например, средство 30 магнитного накопления, показанное на Фиг.4 отделяет магнитные композитные частицы 1 для дезактивации от магнита 31 с использованием более сильного электромагнита, сверхпроводящего магнита и т.п. Затем, магнитную силу более сильного электромагнита или сверхпроводящего магнита можно отключать, чтобы собирать только магнитные композитные частицы 1 для дезактивации.
[0047] После этого, концентрация радиоактивных веществ в воде, загрязненной радиоактивными веществами, повторно измеряется датчиком 40 (см. этап 4 на Фиг.3D). Затем, когда определено, что необходимо собрать семейство радиоактивных веществ, вышеописанные этапы 1-3 повторяются. Когда определено, что семейство радиоактивных веществ собирать не нужно, работа по сбору семейства радиоактивных веществ заканчивается. Воду, полученную после удаления семейства радиоактивных веществ, можно повторно использовать в качестве теплоносителя, например, для атомной электростанции.
[0048] Способ изготовления магнитной композитной частицы для дезактивации, согласно этому варианту осуществления, включает в себя этапы, на которых: формируют магнитную наночастицу с покрытием с использованием магнитной наночастицы и состава, образующего промежуточный слой для формирования промежуточного слоя, который покрывает, по меньшей мере, часть поверхностного слоя магнитной наночастицы; и вводят состав захвата в магнитную наночастицу с покрытием, чтобы он располагался в, по меньшей мере, части поверхностного слоя. Хотя этап введения состава захвата не ограничен в объеме настоящего изобретения, способ получения магнитной композитной частицы для дезактивации путем смешивания и перемешивания магнитной наночастицы с покрытием и состава захвата в дисперсном состоянии пригоден. Например, можно применять способ, включающий в себя, по меньшей мере, один из этапов, на которых: смешивают и перемешивают один из состава захвата и магнитной наночастицы с покрытием в дисперсном состоянии, и смешивают другой из состава захвата и магнитной наночастицы с покрытием в дисперсном состоянии; и (ii) смешивают и перемешивают диспергированные вещества, включающие в себя состав захвата и магнитную наночастицу с покрытием, путем переноса диспергированных веществ между несколькими контейнерами под положительным давлением или отрицательным давлением. Этап формирования магнитной наночастицы с покрытием не ограничен в объеме настоящего изобретения. Однако, в качестве предпочтительного примера, способ смешивания и перемешивания, в дисперсном состоянии, магнитной наночастицы и состава, образующего промежуточный слой, можно применять для формирования промежуточного слоя.
Далее будет описан пример пригодного способа изготовления магнитной композитной частицы для дезактивации согласно этому варианту осуществления. Однако способ изготовления магнитной композитной частицы для дезактивации согласно настоящему изобретению не ограничен нижеследующим способом.
[0049] Прежде всего, приготавливаются диспергированные магнитные наночастицы 10, диспергированные составы, образующие промежуточный слой (далее именуемые "составы, образующие промежуточный слой"), и диспергированные составы захвата. Способ изготовления магнитных наночастиц 10 не имеет конкретных ограничений, и можно использовать любой общеизвестный способ без ограничения. Что касается описанных здесь "диспергированных состояний", можно использовать любые диспергированные состояния независимо от того, растворены ли частицы. Растворитель на водной основе, органический растворитель и растворитель смешанного типа в виде растворителя на водной основе/органического растворителя предпочтительно использовать в качестве диспергирующих агентов. Добавки можно произвольно добавлять в объеме настоящего изобретения.
[0050] Хотя способ формирования магнитных наночастиц 10 не имеет конкретных ограничений, способы изготовления, описанные в последующих примерах, могут быть проиллюстрированы в порядке примера. Магнитные наночастицы могут быть монодисперсными частицами или кластером 90. Способ приготовления диспергированных магнитных наночастиц, диспергированные составы, образующие промежуточный слой, и диспергированные составы захвата не имеют конкретных ограничений, и можно использовать любой общеизвестный способ без ограничения. Способы изготовления, описанные в последующих примерах, могут быть проиллюстрированы в порядке примера.
[0051] Затем формируется магнитная наночастица 91 с покрытием. Способ формирования магнитной наночастицы с покрытием не имеет конкретных ограничений, и можно использовать любой общеизвестный способ без ограничения. В первом варианте осуществления, приготавливаются диспергированные составы, образующие промежуточный слой, и диспергированные магнитные наночастицы, и диспергированные вещества смешиваются и перемешиваются, в результате чего, получается магнитная наночастица с покрытием. Способ смешивания и перемешивания не имеет конкретных ограничений в объеме настоящего изобретения. Например, в то время, как диспергированные составы, образующие промежуточный слой, диспергируются ультразвуковым дезинтегратором ванного типа, ультразвуковая обработка осуществляется добавлением по каплям диспергированных магнитных наночастиц. Затем, операция осуществления разделения центрифугированием для удаления надосадочной жидкости осуществляется однократно или несколько раз, в результате чего, получается магнитная наночастица с покрытием. Условия смешивании и перемешивания и диспергированные составы изменяются, при необходимости, в зависимости от желаемой формы частицы, в результате чего, получается магнитная наночастица с покрытием, которая покрывает кластер 90, как показано на Фиг.2E, магнитная наночастица с покрытием, в которой монодисперсные магнитные наночастицы 10 покрыты промежуточным слоем 15, как показано на Фиг.2H, и магнитная наночастица с покрытием в монодисперсном состоянии, в котором промежуточный слой нанесен, например, на монодисперсные магнитные наночастицы. Способ смешивания диспергированных составов, образующих промежуточный слой, и диспергированных магнитных наночастиц описан выше в качестве примера, но способ этим не ограничивается. Например, магнитную наночастицу с покрытием можно синтезировать, непосредственно инжектируя составы, образующие промежуточный слой, и магнитные наночастицы в растворитель.
[0052] Затем формируются магнитные композитные частицы для дезактивации. Различные способы формирования магнитных композитных частиц для дезактивации можно применять в объеме настоящего изобретения. В первом варианте осуществления, магнитные композитные частицы для дезактивации можно получать путем смешивания и перемешивания диспергированных составов захвата и диспергированных магнитных наночастиц с покрытием. В частности, диспергированные магнитные наночастицы с покрытием добавляются по каплям в диспергированные составы захвата и смешиваются с ними, в то время как диспергированные составы захвата перемешиваются. В случае добавления по каплям диспергированных магнитных наночастиц с покрытием, эффективность перемешивания можно увеличивать с использованием ультразвуковое облучение, вставляя зонд ультразвукового дезинтегратора в контейнер, содержащий диспергированные составы захвата. Отношение смеси диспергированных составов захвата и диспергированных магнитных наночастиц с покрытием не имеет конкретных ограничений при условии, что отношение смеси находится в диапазоне, в котором могут формироваться магнитные композитные частицы для дезактивации. Отношение смеси предпочтительно, составляет от 10:1 до 1:10, более предпочтительно, в пределах от 2:1 до 1:8, еще более предпочтительно, в пределах от 1:1 до 1:6, и особенно предпочтительно, в пределах от 1:3 до 1:4. Когда реакционная группа, подлежащая связыванию с составом 18 захвата, вводится в состав, образующий промежуточный слой 15, при необходимости, можно в надлежащем количестве добавлять добавку, например катализатор и т.п., для ускорения реакции. Заметим, что диспергированные составы захвата можно добавлять по каплям к диспергированным магнитным наночастицам с покрытием и смешивать с ними, при перемешивании диспергированных магнитных наночастиц с покрытием.
[0053] (Первый видоизмененный пример) Магнитные композитные частицы для дезактивации можно формировать следующим способом, вместо способа добавления по каплям диспергированных магнитных наночастиц с покрытием в вышеописанные диспергированные составы захвата. На Фиг.15A-15E показаны упрощенные схемы, поясняющие способ изготовления магнитных композитных частиц для дезактивации с использованием устройства 100 смешивания/перемешивания согласно первому видоизмененному примеру. Сначала, как показано на Фиг.15A, диспергированные составы захвата перемешиваются в контейнере 110 средством 105 перемешивания. В этом состоянии, диспергированные магнитные наночастицы с покрытием добавляются по каплям и дополнительно смешиваются и перемешиваются. Далее, согласно Фиг.15B, содержимое контейнера 110 принудительно переносится в контейнер 120. После этого, как показано на Фиг.15C, содержимое контейнера 120 принудительно переносится в статичный смеситель 102 поршнем 101.
[0054] Затем содержимое статичного смесителя 102 подается под давлением во впускное отверстие B микросмесителя 130 трубным насосом 103 (см. Фиг.15C). В результате, жидкость, выпускаемая из выпускного отверстия C микросмесителя 130 начинает накапливаться в контейнере 110 (см. Фиг.15D). Содержимое контейнера 110 подается под давлением во впускное отверстие A микросмесителя 130 с помощью трубного насоса 104. В результате, жидкость, подаваемая под давлением во впускное отверстие A и впускное отверстие B микросмесителя 130, смешивается и выпускается из выпускного отверстия C. После непрерывного осуществления этих операций, контейнер 110 наполняется, и контейнер 120 опустошается (см. Фиг.15E). Магнитные композитные частицы для дезактивации получаются путем однократного или многократного повторения этой последовательности операций.
[0055] Способ согласно первому видоизмененному примеру имеет преимущество в том, что синтез можно осуществлять с более высокой эффективностью, по сравнению со способом добавления по каплям и смешивания диспергированных магнитных наночастиц с покрытием при перемешивании диспергированных составов захвата. Это преимущество особенно заметно при осуществлении синтеза в больших объемах.
[0056] Заметим, что количество микросмесителей 130 при необходимости можно увеличить. Увеличение количества микросмесителей облегчает массовое производство без необходимости вносить большие изменения в условия для производства в малых объемах. Например, можно одновременно использовать 12 микросмесителей, объединяя насос MCP Standard (производства ISMATEC) и 24-канальную насосную головку, способную направлять жидкость, приводя в действие 24 трубных насоса с использованием одного насоса. В этом случае, скорость обработки увеличивается в 12 или более раз.
[0057] (Второй видоизмененный пример) На Фиг.16A-16D показаны упрощенные виды сбоку, поясняющие способ изготовления магнитной композитной частицы для дезактивации с использованием устройства смешивания/перемешивания согласно второму видоизмененному примеру. Устройство 200 смешивания/перемешивания включает в себя микроканал 201, трехходовой запорный кран 202, который способен открываться только в двух желаемых положениях, первый шприц 210, второй шприц 220, третий шприц (не показан) для инжекции диспергированных магнитных наночастиц с покрытием, четвертый шприц (не показан) для инжекции диспергированных составов захвата, первый каскад 211 и второй каскад 221. Заметим, что описанный здесь "микроканал" включает в себя, например, так называемый микрореактор и микросмеситель.
[0058] Микроканал 201 подключен к каждому из трехходового запорного крана 202, который способен открываться только в двух желаемых положениях, первого шприца 210 и второго шприца 220. Первый шприц 210 установлен на первом каскаде 211 с моторным приводом. Нагнетанием и всасыванием первого шприца 210 можно управлять посредством механизма 212 управления первым шприцем, которым снабжен первый каскад 211 с моторным приводом. Второй шприц 220 установлен на втором каскаде 221 с моторным приводом. Нагнетанием и всасыванием второго шприца 220 можно управлять посредством механизма 222 управления вторым шприцем, которым снабжен второй каскад 221 с моторным приводом. Диспергированные составы захвата заранее инжектируются в первый шприц 210, и второй шприц 220 опустошается. Кроме того, диспергированные магнитные наночастицы с покрытием инжектируются в третий шприц, и диспергированные составы захвата инжектируются в четвертый шприц. Третий шприц и четвертый шприц подключаются к трехходовому запорному крану 202 в надлежащие моменты времени, что позволяет инжектировать суммарное количество или часть диспергированных веществ в первый шприц 210 или второй шприц.
[0059] Сначала поршень 223 второго шприца 220 вытягивается, и половинное количество диспергированных составов захвата всасывается во второй шприц 220. Хотя этот пример иллюстрирует случай, когда диспергированные составы захвата инжектируются во второй шприц 220 в двух отдельных инжекциях, количество инжекций диспергированных составов захвата может, при необходимости, изменяться в зависимости, например, от объема синтеза. Диспергированные вещества можно инжектировать единомоментно или можно инжектировать в трех или более инжекциях. После этого, канал между вторым шприцем 220 и третьим шприцем открывается с помощью трехходового запорного крана 202, что позволяет всасывать диспергированные магнитные наночастицы с покрытием из третьего шприца во второй шприц 220 под отрицательным давлением. Это позволяет смешивать диспергированные составы захвата и диспергированные магнитные наночастицы с покрытием во втором шприце 220 (вышеупомянутый процесс именуется "процессом A").
[0060] Затем используется трехходовой запорный кран 202, и поршень 213 первого шприца 210 быстро вытягивается на максимальное расстояние с использованием механизма 212 управления первым шприцем, что позволяет половинному количеству, например, жидкой смеси второго шприца 220 проходить через узкий просвет микроканала 201 и позволяет переносить суммарное количество жидкости в первый шприц 210 (см. Фиг.16A). После этого, поршень 223 второго шприца 220 быстро вытягивается на максимальное расстояние с использованием механизма 222 управления вторым шприцем (см. Фиг.16B), что позволяет жидкой смеси в первом шприце 210 проходить через узкий просвет микроканала 201 (см. Фиг.16C) и позволяет переносить суммарное количество жидкости во второй шприц 220 (см. Фиг.16D). Затем поршень 213 первого шприца 210 быстро вытягивается на максимальное расстояние аналогичным образом, что позволяет жидкой смеси во втором шприце 220 проходить через узкий просвет микроканала 201 и позволяет переносить суммарное количество жидкости в первый шприц 210 (вышеупомянутый процесс именуется "процессом B"). Процесс B повторяется однократно или несколько раз. Процесс B позволяет принудительно переносить суммарное количество жидкой смеси в каждом из первого шприца 210 и второго шприца 220 между первым шприцем 210, микроканалом 201 и вторым шприцем 220.
[0061] В случае добавления диспергированных составов захвата и диспергированные магнитные наночастицы с покрытием в отдельных инжекциях, осуществляется следующий процесс C. В частности, сначала, составы захвата, еще не добавленные в жидкую смесь, инжектируются в первый шприц 210. Затем поршень 223 второго шприца 220 вытягивается для всасывания диспергированных составов захвата, оставшихся в первом шприце 210. После этого, трехходовой запорный кран 202 и третий шприц соединяются, и диспергированные магнитные наночастицы с покрытием всасываются и переносятся из третьего шприца во второй шприц 220 (вышеупомянутый процесс именуется "процессом C"). Затем осуществляется процесс B. Процессы C и B неоднократно осуществляются в зависимости от количества инжекций диспергированных составов захвата и диспергированных магнитных наночастиц с покрытием.
[0062] Хотя второй видоизмененный пример иллюстрирует случай, когда диспергированные вещества переносятся между шприцами за счет всасывания под отрицательным давлением, также можно использовать передачу давления под положительным давлением. Операции процессов B и C неоднократно осуществляются, пока не будет добавлено заранее определенное количество магнитных наночастиц с покрытием и заранее определенное количество составов захвата. Посредством этих процессов, синтезируются магнитные композитные частицы для дезактивации.
[0063] Способ согласно второму видоизмененному примеру использует способ, в котором шприцы соединены микроканалом, и отрицательное давление применяется для принудительного пропускания жидкости через микроканал, что позволяет обеспечивать смешивание жидкостей с высокой эффективностью. Это преимущество особенно заметно при осуществлении синтеза в больших объемах. Кроме того, использование отрицательного давления препятствует утечке жидкости, по сравнению со способом использования положительного давления, даже, например, при повреждении или отрыве трубы, что преимущественно с точки зрения безопасности. Кроме того, предполагается, что использование отрицательного давления позволяет осуществлять деаэрацию растворенного газа и усиливает антиокислительный эффект и повышает эффективность контакта между частицами. Кроме того, по сравнению со случаем использования положительного давления, преимущество способа использования отрицательного давления состоит в том, что каждый элемент не обязан иметь высокую механическую прочность, что облегчает использование одноразового шприца и т.п., что позволяет избегать процесса промывки и т.п. и препятствовать загрязнению инородным веществом. По аналогичной причине, можно использовать шприц общего назначения, преимущество которого состоит в том, что конструкцию можно легко изменять для мелкосерийного производства, а также массовое производство. То же самое справедливо для микроканала. Например, можно использовать недорогой одноразовый микроканал, выполненный из пластика и используемый, например, для клеточной культуры. Увеличение количества устройств облегчает массовое производство в тех же условиях, что и для мелкосерийного производства. Кроме того, механизмом 212 управления первым шприцем и механизмом 222 управления вторым шприцем можно управлять с помощью устройства управления, что также позволяет добиться работы без участия человека и непрерывной обработки.
[0064] Микроканал второго видоизмененного примера может быть реакционным полем, например, смешивающей иглой или удлиненной жесткой трубкой. Хотя второй видоизмененный пример иллюстрирует случай, когда диспергированные вещества переносятся между первым шприцем 210 и вторым шприцем 220 под отрицательным давлением, отрицательное давление можно заменить положительным давлением.
[0065] В способе дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно первому варианту осуществления, средство 30 магнитного накопления погружается в воду, загрязненную радиоактивными веществами, и вытягивается оттуда, и после вытягивания средства магнитного накопления, генерация магнетизма отключается для сбора семейства радиоактивных веществ, что позволяет добиться высокой работоспособности и эффективности. Кроме того, большое преимущество состоит в том, что средство магнитного накопления можно неоднократно использовать. Другое большое преимущество в устранении необходимости во внедрении специального оборудования и т.п. Таким образом, способ дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно первому варианту осуществления позволяет собирать семейство радиоактивных веществ с высокой эффективностью.
[0066] Кроме того, в отличие от непатентного источника 5, формирование может осуществляться без использования дорогостоящих составов, что позволяет снизить производственные затраты. Кроме того, магнитные композитные частицы для дезактивации имеют многослойную структуру, в которой промежуточный слой сформирован между магнитной наночастицей и составом захвата, что повышает устойчивость к воздействию окружающей среды. Поскольку магнитная наночастица поверхностный слой покрыта ферроцианидом железа в непатентных источниках 4, 6, и 7, например, в алкалиновом диапазоне pH 8 или более, в котором магнитная наночастица и ферроцианид железа демонстрируют отрицательный поверхностный потенциал, сила отталкивания генерируется между магнитной наночастицей и ферроцианидом железа. Недостаток состоит в том, что ферроцианид железа легко удаляется с поверхности магнитной наночастицы. Непатентный источник 4 сталкивается с проблемой в том, что в качестве материала используется взрывоопасная хлорная кислота.
[0067] Магнитная композитная частица для дезактивации согласно первому варианту осуществления имеет преимущество в том, что кластер (масса магнитных наночастиц) можно легко сформировать, что облегчает увеличение силы накопления и скорость накопления за счет магнетизма. В случае формирования кластера, кластер покрывается двумя слоями, т.е. промежуточным слоем и составом захвата, что дает возможность обеспечивать физически стабильные частицы. Это обеспечивает положительный результат в том, что можно обеспечивать магнитные композитные частицы для дезактивации, имеющие высокую устойчивость к воздействию окружающей среды.
[0068] В случае сбора семейства радиоактивных веществ из загрязненной почвы, желательно заранее собирать магнитные материалы, содержащиеся в загрязненной почве, или в диспергированной загрязненной почве, посредством магнитного разделения, прежде чем магнитные композитные частицы для дезактивации будут инжектированы в загрязненную почву или диспергированную загрязненную почву. Это позволяет добиться захвата и сбора семейства радиоактивных веществ магнитными композитными частицами для дезактивации с высокой эффективностью.
[0069] Хотя первый вариант осуществления иллюстрирует пример, имеющий трехслойную структуру магнитной наночастицы, промежуточного слоя и состава захвата, можно также использовать пятислойную структуру магнитной наночастицы, промежуточного слоя, состава захвата, промежуточного слоя и состава захвата. Альтернативно, также можно использовать, например, шестислойную структуру магнитной наночастицы, промежуточного слоя, состава захвата, промежуточного слоя, состава захвата и промежуточного слоя. Каждый из магнитной наночастицы, промежуточного слоя и состава захвата, подлежащего использованию, может быть сформирован из одного типа или может быть сформирован из нескольких типов.
[0070] Система дезактивации семейства радиоактивных веществ и способ дезактивации семейства радиоактивных веществ не ограничиваются вышеописанными примерами первого варианта осуществления, но допускают различные модификации. Например, система дезактивации семейства радиоактивных веществ может включать в себя отверстие впуска жидкости, бак для смешивания магнитных композитных частиц для дезактивации, бак для сбора магнитных композитных частиц для дезактивации с использованием магнитной силы и фильтр. Например, совместно с инжекцией жидкости из отверстия впуска жидкости, магнитные композитные частицы для дезактивации, которые предварительно установлены в зависимости от количества инжектируемой жидкости и степени загрязнения, например, инжектируются в бак для смешивания магнитных композитных частиц для дезактивации. Затем жидкость и магнитные композитные частицы для дезактивации в достаточной степени смешиваются в баке для смешивания магнитных композитных частиц для дезактивации. После этого, жидкость, содержащая магнитные композитные частицы для дезактивации, переносится в бак для сбора магнитных композитных частиц для дезактивации с использованием магнитной силы, и магнитные композитные частицы для дезактивации собираются средством магнитного накопления. Затем полученная смесь, при необходимости, пропускается через фильтр в зависимости от предусмотренного использования. Такую систему дезактивации семейства радиоактивных веществ можно надлежащим образом использовать как водоочистное устройство, водоочистную установку и водоочистную систему, например, для жилищного товарищества.
Второй вариант осуществления
[0071] Далее будет описан пример способа дезактивации семейства радиоактивных веществ, который отличается от вышеприведенного варианта осуществления. Способ дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно второму варианту осуществления, в основном, аналогичен способу первого варианта осуществления за исключением следующего. Таким образом, способ дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно второму варианту осуществления отличается от первого варианта осуществления в способе сбора магнитные композитные частицы для дезактивации. В первом варианте осуществления, средство магнитного накопления непосредственно погружается в жидкость, содержащую семейство радиоактивных веществ и вытягивается оттуда, тогда как во втором варианте осуществления, магнитные композитные частицы для дезактивации собираются фильтром, способным захватывать магнитные наночастицы.
[0072] На Фиг.5A и 5B показаны упрощенные пояснительные схемы, каждая из которых демонстрирует пример способа дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно второму варианту осуществления. Во втором варианте осуществления, как показано на Фиг.5A, предусмотрены магнитный фильтр 41, выступающий в роли средства магнитного накопления, и блок 42 управления магнитной силой. Также предусмотрены очистная трубка 43, снабженная магнитным фильтром 41, опорный участок 44 для поддержки магнитного фильтра 41, соединительный участок 47 и пр.
[0073] Очистная трубка 43 сформирована в виде цилиндрического тела. Опорный участок 44 имеет функцию удержания магнитного фильтра 41, и сформирован по периметру внутренней стенки очистной трубки 43. Соединительный участок 47 это участок, позволяющий устанавливать магнитного фильтра 41 с возможностью отсоединения от очистной трубки 43. Другими словами, очистная трубка 43 выполнена с возможностью разъединения в местоположении соединительного участка 47. Форму каждой из очистной трубки 43 и опорного участка 44 можно произвольно изменять. Форму магнитного фильтра 41 также можно произвольно изменять.
[0074] Магнитный фильтр 41 не имеет конкретных ограничений при условии, что магнитный фильтр может захватывать магнитные композитные частицы для дезактивации. Предпочтительные примеры магнитного фильтра включают в себя фильтр в виде синтерированной проволочной сетки, который получается путем наслаивания, по меньшей мере, несколько листов магнитной проволочной сетки с последующим их синтерированием, и имеет некоторое количество пустых участков (см. вышеописанный патентный источник 2). Использование фильтра в виде синтерированной проволочной сетки, полученного путем наслаивания и синтерирования листов магнитной проволочной сетки в качестве магнитного фильтра 41 увеличивает жесткость и долговечность. Кроме того, можно увеличить эффективность захвата магнитных наночастиц. Вместо того, чтобы обеспечивать опорный участок 44, можно обеспечить канавку и т.п., позволяющую прилаживать магнитный фильтр 41 к внутренней стенке очистной трубки 43. Альтернативно, на предыдущем каскаде магнитного фильтра 41 можно обеспечить предварительный фильтр и т.п. во избежание засорения крупными частицами и т.п.
[0075] На Фиг.6A показан упрощенный вид сверху, демонстрирующий пример листа магнитной проволочной сетки 45. На Фиг.6B показан упрощенный вид сбоку магнитного фильтра 41. Пример, показанный на Фиг.6A, иллюстрирует пример магнитной проволочной сетки 45, имеющей двухмерную сетчатую структуру, но в качестве формы листа магнитной проволочной сетки 45 можно без ограничения использовать любую общеизвестную форму. Магнитная проволочная сетка 45 может иметь трехмерную сетчатую структуру. Диаметр каждого пустого участка 46 составляет, например, от порядка миллиметров до порядка нанометров. Кроме того, плотность пустых участков 46 можно устанавливать произвольно в зависимости от предусмотренного использования. Диаметр каждого пустого участка 46 магнитной проволочной сетки 45 можно устанавливать произвольно. Например, диаметр постоянен в направлении глубины или увеличивается в направлении глубины.
[0076] Магнитный фильтр 41 сформирован из, по меньшей мере, нескольких листов магнитной проволочной сетки 45. Фиг.6B демонстрирует пример, в котором наслоено 14 листов магнитной проволочной сетки 45. Количество наслоенных листов можно определять в зависимости от предусмотренного использования или цель, при условии, что количество равно двум или более. Количество наслоенных листов магнитной проволочной сетки 45 магнитного фильтра 41 предпочтительно, составляет от 10 до 15, с точки зрения повышения эффективности магнитного накопления. Толщина одного листа магнитной проволочной сетки 45 не имеет конкретных ограничений, но составляет, например, от около 0.1 мм до около 3 мм.
[0077] Магнитный фильтр 41 может иметь конфигурацию, в которой слой, не обладающий магнетизмом для повышения механической прочности, при необходимости, вставляется между листами магнитной проволочной сетки 45 в качестве упрочняющего слоя. Прочность и т.п. можно повышать путем наслаивания листов проволочной сетки, не обладающих магнетизмом. Прочность также можно повышать, располагая опору, например, фильтр из пористого стекла, отдельно от магнитного фильтра 41 на нижнем участке магнитного фильтра 41.
[0078] Материал магнитной проволочной сетки 45 не имеет конкретных ограничений, при условии, что материал проявляет магнитные свойства под действием блока 42 управления магнитной силой. Примеры материала включают в себя магнетит (Fe3O4), маггемит (Fe2O3), моноксид железа (FeO), нитрид железа, железо (Fe), никель, кобальт, сплав кобальта, платины и хрома, ферритобариевый сплав, марганцево-алюминиевый сплав, железоплатиновый сплав, железопалладиевый сплав, кобальтоплатиновый сплав, сплав железа, неодима и бора и самарий-кобальтовый сплав. Материалы, имеющие высокие характеристики магнитной индукции и высокую магнитную анизотропию, являются предпочтительными. Примеры предпочтительных материалов включают в себя магнитную нержавеющую сталь, например, ферритную нержавеющую сталь или мартенситную нержавеющую сталь, которая имеет высокую коррозионную стойкость, и FePt. Примеры материала магнитной проволочной сетки 45 могут включать в себя материалы, не имеющие магнитных свойств, в объеме настоящего изобретения.
[0079] В способе дезактивации семейства радиоактивных веществ, магнитные наночастицы захватываются с использованием магнитной силы блока 42 управления магнитной силой через пустые участки магнитного фильтра 41. Соответственно, надлежащий размер каждого пустого участка выбирается в зависимости от магнитных наночастиц, подлежащих захвату. В качестве способа наслаивания листов магнитной проволочной сетки 45, листы магнитной проволочной сетки можно наслаивать так, чтобы пустые участки 46 совпадали друг с другом, или можно наслаивать для формирования трехмерной сетчатой структуры, сдвигая позиции пустых участков 46. Можно наслаивать листы магнитной проволочной сетки 45, в которых размер каждого пустого участка 46 произвольно изменяется. Конкретные примеры включают в себя фильтр в виде синтерированной проволочной сетки, полученный путем наслаивания листов магнитной проволочной сетки 45 таким образом, что размеры пустых участков 46 постепенно увеличиваются в направлении верхнего участка, и фильтр в виде синтерированной проволочной сетки, полученный попеременным наслаиванием листов магнитной проволочной сетки 45 с крупными пустыми участками 46 и листов магнитной проволочной сетки 45 с мелкими пустыми участками 46. Пустые участки магнитного фильтра 41 получаются путем наслаивания листов магнитной проволочной сетки 45 с последующим их синтерированием. Соответственно, в общем случае, диаметр отверстия каждого пустого участка магнитного фильтра 41 немного меньше диаметра каждого пустого участка 46 магнитной проволочной сетки 45.
[0080] Несколько комплектов магнитных фильтров 41, полученных путем наслаивания и синтерирования двух или более листов магнитной проволочной сетки, можно подготавливать и устанавливать путем наложения в очистной трубке 43. Наложение нескольких комплектов магнитных фильтров 41 облегчает разборку для очистки в случае засорения.
[0081] В качестве способа изготовления магнитной проволочной сетки 45, можно без ограничения использовать любой общеизвестный способ. Например, магнитную проволочную сетку можно изготавливать путем переплетения магнитных проволок малого диаметра, или путем термической сварки катушкообразных проволок малого диаметра. В случае изготовления магнитной проволочной сетки путем термической сварки катушкообразных проволок малого диаметра, можно увеличить площадь контакта, что обеспечивает положительный результат, состоящий в том, что можно увеличить накопительную поверхность каждой магнитной наночастицы.
[0082] Изготовление с использованием штампа предпочтительно по соображениям точности (стабильности размеров) магнитной проволочной сетки 45 и стабильности формы. Металлический молдинг имеет преимущество в том, что пустые участки, плотность пустых участков, толщину магнитной проволочной сетки, и пр. можно устанавливать произвольно. В случае использования штампа, например, магнитную проволочную сетку можно изготавливать, помещая магнитные наночастицы или расплавленные магнитные наночастицы в штамп с последующим изготовлением и отвердеванием, и затем вынимая их из штампа. Обработка отвердеванием осуществляется посредством охлаждения после расплавления и синтерирования. Заметим, что процесс термической сварки, процесс прессовой посадки, процесс синтерирования и т.п. можно добавлять после изготовления магнитной проволочной сетки 45.
[0083] Как описано выше, магнитный фильтр 41 можно получать путем синтерирования. Например, магнитный фильтр получается путем наслаивания и синтерирования нескольких листов магнитной проволочной сетки 45 при высокой температуре в вакууме. Это позволяет осуществлять термическую сварку части пустых участков 46 при поддержании, по меньшей мере, части пустых участков 46, без полного расплавления магнитной сетки. Процесс синтерирования препятствует любому сдвигу или деформации наслоенных листов магнитной проволочной сетки 45 под действием внешней силы. Другими словами, процесс синтерирования может увеличивать жесткость магнитного фильтра 41.
[0084] Блок 42 управления магнитной силой сформирован в области напротив магнитного фильтра 41 на внешней стенке очистной трубки 43. Во втором варианте осуществления, блок 42 управления магнитной силой сформирован в форме рамки. Однако форма и позиция установки блока управления магнитной силой не ограничиваются при условии, что блок управления магнитной силой может подвергать магнитный фильтр 41 действию магнетизма. Блок 42 управления магнитной силой включает в себя магнит и средство экранирования. Средство экранирования сформировано из элемента экранирования магнитной силы. Это позволяет придавать направленность магнитным силовым линиям магнита.
[0085] Заметим, что блок 42 управления магнитной силой не обязательно включают в себя средство экранирования, при условии, что блок управления магнитной силой включает в себя магнит. Предпочтительные примеры материала, формы, и пр. магнита и средства экранирования описаны в первом варианте осуществления. Обеспечение средства экранирования может увеличивать магнитную силу магнита в отношении магнитного фильтра 41 и позволяет добиться значительного ослабления магнитной силы на других участках. Средство экранирования располагается так, чтобы магнитная сила прилагалась к магнитному фильтру 41, таким образом, эффективно прилагая магнитную силу к магнитному фильтру 41.
[0086] Экранирующая пластина может быть установлена с возможностью отсоединения между очистной трубкой 43 и магнитом. Это позволяет управлять включением и отключением магнитного воздействия на магнитный фильтр 41. Кроме того, магнит, выполненный в виде электромагнита, может быть неподвижно установлен в очистной трубке 43, чтобы генерацию магнитных силовых линий можно было включать и отключать, включая и отключая питание.
[0087] Далее будет описан способ дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно второму варианту осуществления. Сначала вода, загрязненная радиоактивными веществами, вводится в очистную трубку 43 и фильтруется магнитным фильтром 41, при осуществлении магнитного воздействия. В результате, магнитные композитные частицы 1 для дезактивации захватываются магнитным фильтром 41. В этом случае, при необходимости может прикладываться давление и т.п.
[0088] Затем осуществляется сбор магнитные композитные частицы 1 для дезактивации. Сначала останавливается воды, загрязненной радиоактивными веществами. Затем магнитная сила магнитного фильтра 41 отключается для отделения магнитных композитных частиц 1 для дезактивации, захваченных магнитным фильтром 41, от магнитного фильтра 41. Альтернативно, магнитный фильтр 41 можно изымать и помещать в элемент экранирования радиоактивности.
[0089] Согласно второму варианту осуществления, магнитные композитные частицы для дезактивации захватываются и собираются с использованием, как способа фильтрации, так и блока 42 управления магнитной силой, что обеспечивает высокоэффективный сбор семейства радиоактивных веществ. Способ второго варианта осуществления может осуществляться в сочетании со способом первого варианта осуществления. Например, большую часть семейства радиоактивных веществ можно удалять согласно первому варианту осуществления, и затем, семейство радиоактивных веществ можно собирать более надежно с использованием магнитного фильтра второго варианта осуществления. Наслаивание листов магнитной проволочной сетки 45 для формирования магнитного фильтра может увеличивать эффективность магнитного накопления. В случае использования магнитного фильтра, показанного на Фиг.5A и 5B, листы магнитной проволочной сетки 45 наслаиваются и синтерируются, что позволяет обеспечить магнитный фильтр, обладающий высокой долговечностью, и препятствует сдвигу или деформации наслоенных листов магнитной проволочной сетки 45 под действием внешней силы. Хотя фильтр, полученный путем наслаивания и синтерирования листов магнитной проволочной сетки 45, проиллюстрирован как пригодный пример магнитного фильтра, в объеме настоящего изобретения можно использовать различные типы магнитных фильтров.
Третий вариант осуществления
[0090] Способ дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно третьему варианту осуществления имеет основную структуру, аналогичную структуре второго варианта осуществления за исключением следующего. Таким образом, способ дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно третьему варианту осуществления отличается от второго варианта осуществления тем, что предусмотрено средство удаления абсорбата фильтра, которое не предусмотрено во втором варианте осуществления.
[0091] На Фиг.7A и 7B показаны упрощенные пояснительные схемы, поясняющие пример способа дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно третьему варианту осуществления. В третьем варианте осуществления, в отличие от второго варианта осуществления, в роли средства удаления абсорбата фильтра предусмотрено, например, средство 48 применения ультразвуковой волны выступающий.
[0092] Средство 48 применения ультразвуковой волны обеспечено на внешнем периферийном участке очистной трубки 43 таким образом, что оно окружает блок 42 управления магнитной силой. Другими словами, средство 48 применения ультразвуковой волны обеспечено на стороне магнитного фильтра 41. Позиция и форма установки средства 48 применения ультразвуковой волны не ограничиваются.
[0093] Средство удаления абсорбата фильтра не ограничено средством 48 применения ультразвуковой волны. Средство удаления абсорбата фильтра не имеет конкретных ограничений при условии, что средство удаления абсорбата фильтра применяет физическую энергию к магнитному фильтру 41 и может решать задачи настоящего изобретения. Примеры, отличные от средства применения ультразвуковой волны, включают в себя средство нагрева, средство применения механических колебаний, частота которых меньше частоты ультразвуковой волны, и средство применения ударной волны. Также можно использовать средство регулировки давления. Другие примеры включают в себя средство облучения активированным световым пучком, использующее фототермический эффект преобразования света в тепло с применением наноплазмона мелких частиц благородного металла, средство облучения активированным световым пучком с использованием видимого света и т.п. с применением фотокатализатора, например, оксида титана, и средство облучения активированным световым пучком с использованием ультрафиолетового света, ионизирующего излучения, и т.п. с применением реакции окисление. Средство удаления абсорбата фильтра можно использовать отдельно или совместно с другими средствами. Из этих примеров, средство нагрева, средство облучения ультразвуковыми волнами или средство регулировки давления особенно предпочтительно использовать ввиду их простоты.
[0094] В то время как магнитный блок 42 управления подвергает магнитный фильтр 41 действию магнетизма, вода 20, загрязненная радиоактивными веществами, поступает в очистную трубку 43. Вода 20, загрязненная радиоактивными веществами, проходит через магнитный фильтр 41, и немагнитные наночастицы, которые меньше по размеру каждого пустого участка, и растворитель получаются в качестве фильтрата (очищенной воды). С другой стороны, магнитные композитные частицы 1 для дезактивации, которые меньше по размеру каждого пустого участка, захватываются в пустых участках магнитного фильтра 41. Частицы, которые больше по размеру каждого пустого участка, кроме магнитных наночастиц, отсекаются на поверхности магнитного фильтра 41. Когда количество крупных частиц велико, крупные частицы, предпочтительно заранее удалять из воды 20, загрязненной радиоактивными веществами, другим фильтром.
[0095] Затем подача воды 20, загрязненной радиоактивными веществами, останавливается, и очистная трубка 43, обеспеченная на стороне очистки воды, заменяется экранирующим контейнером (не показан) на соединительном участке 47. Затем магнитное воздействие блока 42 управления магнитной силой отключается, и ультразвуковые волны излучаются с использованием средства 48 применения ультразвуковой волны. В результате, магнитные композитные частицы для дезактивации, захваченные в пустых участках магнитного фильтра 41, собираются в экранирующем контейнере. В этом случае, сбор магнитных композитных частиц для дезактивации можно ускорить, например, при необходимости, прилагая давление.
[0096] Способ дезактивации семейства радиоактивных веществ и система дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно третьему варианту осуществления обеспечивают такие же эффекты, как способ и система вышеописанного второго варианта осуществления. Кроме того, в третьем варианте осуществления, дополнительно предусмотрено средство 48 применения ультразвуковой волны в случае сбора магнитных композитных частиц для дезактивации, что позволяет более эффективно собирать магнитные композитные частицы для дезактивации. Другое преимущество состоит в возможности неоднократного использования фильтра. В этом случае, положительный результат состоит в избавлении от необходимости изымать и очищать фильтр.
[0097] Заметим, что средство накопления магнитной силы и способ сбора магнитных композитных частиц для дезактивации, захвативших радиоактивные вещества, не ограничиваются способами, описанными в вышеприведенных вариантах осуществления, но допускают различные модификации. Например, физически адсорбированные магнитные композитные частицы для дезактивации можно соскабливать скребком и т.п., в отношении магнитных композитных частиц для дезактивации, захвативших радиоактивные вещества, собранных магнитной силой. Альтернативно, жидкость, содержащую композитные частицы для дезактивации, захватившие семейство радиоактивных веществ, можно инжектировать в цилиндрический барабан, в который встроен постоянный магнит, и барабан может вращаться, чтобы магнитно адсорбировать магнитные наночастицы, таким образом, физически соскабливая магнитные композитные частицы для дезактивации скребком и т.п.
Четвертый вариант осуществления
[0098] Способ дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно четвертому варианту осуществления имеет основную структуру, аналогичную структуре первого варианта осуществления, за исключением следующего. Таким образом, магнитные композитные частицы для дезактивации, используемые в способе дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно четвертому варианту осуществления отличаются от частиц первого варианта осуществления.
[0099] Магнитные наночастицы магнитных композитных частиц для дезактивации согласно четвертому варианту осуществления образуют корзиноподобный скелет, в котором сформирована полость. Магнитные наночастицы, применимые к четвертому варианту осуществления, не имеют конкретных ограничений. Магнитные композитные частицы для дезактивации состоят из: магнитной наночастицы, сформированной в сердцевинном участке и имеющей корзиноподобный скелет, в котором сформирована полость; промежуточный слой, который непосредственно покрывает магнитную наночастицу; и состав захвата, сформированный в поверхностном слое. Заметим, что состав захвата может быть включен в магнитную наночастицу.
[0100] На Фиг.8A показана принципиальная схема, демонстрирующая пример магнитной наночастицы 10c согласно четвертому варианту осуществления. На Фиг.8B показан упрощенный вид в перспективе взятый, вдоль линии VIIIB-VIIIB на Фиг.8A. Магнитная наночастица 10c согласно четвертому варианту осуществления сформирована из магнитного корзиноподобного скелета 12. Магнитный корзиноподобный скелет 12 является, по существу, сферическим скелетом, как показано на Фиг.8A и 8B, и внутри него имеется пустотелая структура 13. Магнитный корзиноподобный скелет 12 сформирован в виде синтерированного тела из металлических наночастиц, содержащего наночастицы, содержащие, по меньшей мере, частично, один из Fe (железа), Co (кобальта) и Ni (никеля).
[0101] В магнитном корзиноподобном скелете 12 сформировано некоторое количество полостей 14 наподобие пористого материала. Пористость магнитного корзиноподобного скелета 12, предпочтительно, составляет от 1% до 50%. Когда пористость меньше 1%, это может затруднять изготовление магнитных наночастиц согласно настоящему изобретению и изготовление мелких магнитных частиц, содержащих формулы. С другой стороны, когда пористость превышает 50%, это может препятствовать поддержанию скелета. Пористость, предпочтительно, составляет от 5% до 30% с точки зрения стабильности изготовления. Размер и форма каждой полости 14 не имеют конкретных ограничений при условии, что магнитный корзиноподобный скелет может поддерживаться.
[0102] Толщина магнитного корзиноподобного скелета 12 не имеет конкретных ограничений, но, предпочтительно, составляет от 5 нм до 50 нм. Формирование магнитного корзиноподобного скелета 12 толщиной 5 нм или более подавляет структурные дефекты и допускает стабильное изготовление. Формирование магнитного корзиноподобного скелета толщиной 50 нм или менее может увеличивать содержание агента и т.п. в магнитном корзиноподобном скелете 12.
[0103] Заметим, что форма магнитного корзиноподобного скелета 12 не имеет конкретных ограничений. Магнитный корзиноподобный скелет может быть выполнен в овальной сферической форме или в форме стержня, например, за счет управления формой заготовки частицы.
[0104] В качестве материала магнитного корзиноподобного скелета 12 можно без ограничения использовать любые металлические наночастицы, которые могут образовывать синтерированное тело и содержат, по меньшей мере, частично, один из Fe, Co и Ni. Заметим, что "наночастицы, содержащие, по меньшей мере, частично один из Fe, Co и Ni" включают в себя наночастицы, частично содержащие один из Fe, Co и Ni, а также наночастицы, частично содержащие два или более типа Fe, Co и Ni. "Металлические наночастицы" включают в себя наночастицы, сформированные только из металла, а также наночастицы, сформированные из оксида металла, металлического нитрида и т.п.
[0105] Примеры пригодных материалов прекурсора синтерированного тела для формирования синтерированного тела включают в себя: (1) сплавы переходного металла и благородного металла, например, железоплатиновый сплав (FePt), кобальтоплатиновый сплав (CoPt), железопалладиевый сплав (FePd) и кобальтоплатиновый сплав (CoPt); (2) соединения оксида железа, включающие в себя магнетит (Fe3O4), маггемит (γ-оксид железа III, γ-Fe2O3) и марганцевый (Mn) феррит; (3) сплавы редкоземельного и переходного металлов, например, сплав железа, неодима и бора (NdFeB) и самарий-кобальтовый сплав (SmCo); (4) железо (Fe), железокобальтовый сплав (FeCo) и железоникелевый сплав (NiFe); и (5) сплавы переходных металлов, включающие в себя соединение нитрида железа, например, Fe16N2. Можно надлежащим образом применять не только сплавы металлов, но и металлические наночастицы, включающие в себя оксид металла. В вышеприведенных примерах также можно надлежащим образом применять материалы, включающие в себя малое количество других элементов. Например, можно также надлежащим образом применять материал, полученный путем добавления третьего элемента, например, Cu или Ag, в железоплатиновый сплав.
[0106] С точки зрения повышения эффективности накопления магнитной силой, металлические наночастицы, демонстрирующие сильный магнетизм, предпочтительно использовать в качестве материала магнитного корзиноподобного скелета 12. Для использования в организме, магнетит (оксид железа, Fe3O4), маггемит (γ-оксид железа III, γ-Fe2O3), моноксид железа, нитрид железа, железо, железоплатиновый сплав, железопалладиевый сплав, и пр. предпочтительно использовать в качестве наночастиц, частично содержащих, по меньшей мере, один из Fe, Co и Ni, во избежание нежелательное явление вследствие токсичности.
[0107] Магнитный корзиноподобный скелет 12 может быть сформирован из единственного материала, или может быть сформирован из нескольких материалов. Материал и состав наночастиц, содержащих, по меньшей мере, частично один из Fe, Co и Ni, надлежащим образом выбираются для получения магнитной силы, например, в зависимости от предусмотренного использования. Металлические наночастицы могут быть сформированы только из наночастиц, содержащих, по меньшей мере, частично, один из Fe, Co и Ni, или могут быть сформированы смешиванием других металлических наночастиц. Тип металлических элементов, подлежащих использованию, не имеет конкретных ограничений, но может надлежащим образом выбираться в зависимости от предусмотренного использования. Можно использовать, например, сплав, сформированный из комбинации одного или более типов, выбранных из группы, состоящей из меди, хрома, титана, тантала, вольфрама, никеля, молибдена, марганца, алюминия и иттрия, или единичный металл.
[0108] Размер зерна магнитного корзиноподобного скелета 12 не имеет конкретных ограничений, но может надлежащим образом выбираться в зависимости от предусмотренного использования. Размер зерна магнитного корзиноподобного скелета 12 легко регулировать, управляя размером заготовки частицы, что описано ниже. С точки зрения простоты изготовления, размер зерна, предпочтительно, составляет 50 нм или более и 10 мкм или менее.
[0109] Магнитные наночастицы, имеющие корзиноподобный скелет 12 согласно четвертому варианту осуществления, можно изготавливать способом, раскрытым в патентном источнике 2. Способ формирования промежуточного слоя и состава захвата на магнитных наночастицах аналогичен вышеописанному способу первого варианта осуществления. Когда состав захвата включен в магнитные наночастицы, магнитные наночастицы можно изготавливать способом, раскрытым в патентном источнике 2. Полимеризуемая функция может быть модифицированной в составе захвата и поперечно сшитой в магнитных наночастицах, чтобы, таким образом, захватывать состав захвата в магнитных наночастицах.
[0110] Способ дезактивации семейства радиоактивных веществ и система дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно четвертому варианту осуществления обеспечивают такие же эффекты, как способ и система первого варианта осуществления. В четвертом варианте осуществления, внутри магнитных наночастиц имеется полость, которая позволяет уменьшить удельный вес магнитных композитных частиц для дезактивации и усилить свойство дисперсии в жидкости. Кроме того, когда состав захвата вводится в магнитные наночастицы, состав захвата может связываться с внутренней частью магнитных наночастиц и с поверхностным слоем, приводя к увеличению отношения введения состава захвата.
Пятый вариант осуществления
[0111] Способ дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно пятому варианту осуществления имеет основную структуру, аналогичную структуре первого варианта осуществления за исключением следующего. Таким образом, магнитные композитные частицы для дезактивации, используемые в способе дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно пятому варианту осуществления отличаются от частиц первого варианта осуществления.
[0112] Магнитные композитные частицы для дезактивации согласно пятому варианту осуществления получаются такими, что состав захвата и магнитная наночастица с покрытием по отдельности инжектируются в воду, загрязненную радиоактивными веществами, и композит состава захвата и магнитная наночастица с покрытием формируется в воде, загрязненной радиоактивными веществами. Пригодные примеры основных компонентов промежуточного слоя описаны в первом варианте осуществления.
[0113] Система дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно пятому варианту осуществления по отдельности инжектирует магнитную наночастицу с покрытием и состав захвата в воду, загрязненную радиоактивными веществами, таким образом, формируя магнитную композитную частицу для дезактивации. Затем магнитная композитная частица для дезактивации захватывает семейство радиоактивных веществ. Сначала состав захвата может захватывать семейство радиоактивных веществ, и затем магнитная наночастица с покрытием может захватывать состав захвата, захвативший семейство радиоактивных веществ. Они смешиваются друг с другом. В следующем процессе, дезактивация осуществляется способом, аналогичным способу вышеописанных вариантов осуществления.
[0114] Способ дезактивации семейства радиоактивных веществ и система дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно пятому варианту осуществления обеспечивают такие же эффекты, как способ и система первого варианта осуществления. Кроме того, поскольку композит сформирован в воде, загрязненной радиоактивными веществами, преимущество состоит в избавлении от необходимости заранее формировать магнитную композитную частицу для дезактивации.
[0115] Вышеописанные варианты осуществления с первого по пятый иллюстрируют радиоактивный цезий в качестве примера семейства радиоактивных веществ. Настоящее изобретение также применимо к стронцию, таллию, урану, плутонию, торию, йоду, и пр., которые имеют радиоактивные и стабильные изотопы. Хотя вода, загрязненная радиоактивными веществами, описана выше в качестве примера жидкости, содержащей семейство радиоактивных веществ, настоящее изобретение применимо к растворителям, в общем случае, отличным от воды. Кроме того, вышеприведенные примеры магнитных композитных частиц для дезактивации представлены лишь в порядке примера, и настоящее изобретение применимо к различным формам магнитных композитных частиц для дезактивации. Хотя примеры воды, загрязненной радиоактивными веществами были описаны в вышеописанных вариантах осуществления, настоящее изобретение также можно использовать для удаления нерадиоактивных веществ из загрязненной воды и т.п. в которой диспергированы стабильные изотопы (например, нерадиоактивный цезий) радиоактивных изотопов, которые являются радиоактивными веществами.
[0116] Примеры
Пример 1
<Магнитная наночастица> 7,95 г тетрагидрата хлорида железа (II) растворяли в 8 мл чистой воды. Затем 21,62 г гексагидрата трихлорида железа (III) растворяли в 8 мл чистой воды. Их смешивали и добавляли чистую воду для получения суммарного количества 50 мл. Затем, перемешивая этот водный раствор, добавляли аммиачную воду (25%) для получения, таким образом, магнитной суспензии наночастиц оксида железа.
[0117] Затем раствор нагревали до 90°C с использованием регулятора температуры, электрической печи, и т.п. для выпаривания, таким образом, аммиака. После этого раствор оставляли при комнатной температуре и охлаждали естественным путем. Затем магнитную суспензию осаждали посредством разделения центрифугированием (9000 G) для удаления надосадочной жидкости. Магнитную суспензию можно осаждать неодимовым магнитом (0,5 тесла) вместо разделения центрифугированием.
[0118] После этого, добавляли 100 мл чистой воды, чтобы осажденную магнитную суспензию можно было повторно диспергировать ультразвуковым дезинтегратором ванного типа. Затем операции осаждения и повторного диспергирования неоднократно осуществляли, чтобы, таким образом, промыть магнитную суспензию чистой водой.
[0119] <Магнитная наночастица с покрытием> Затем, магнитную суспензию, полученную очисткой с использованием вышеупомянутого способа, и чистую воду использовали и приготавливали так, чтобы около 0,25 г наночастиц оксида железа содержалось в 80 мл чистой воды. Затем магнитные наночастицы, содержащиеся в этой жидкой смеси в достаточной степени диспергировали в течение около 10 минут ультразвуковым дезинтегратором ванного типа. Отдельно, 8 г поли(диаллилдиметиламмоний хлорид)а (производства Sigma-Aldrich Co.; молекулярная масса от 100000 до 200000) (в дальнейшем именуемого "PDDA") и 160 мл чистой воды вводили в лабораторный стакан и диспергировали в течение 10 минут ультразвуковым дезинтегратором ванного типа, таким образом, приготавливая раствор PDDA. При диспергировании этого раствора ультразвуковым дезинтегратором ванного типа, вышеупомянутые диспергированные магнитные наночастицы добавляли со скоростью около 120 капель в минуту.
[0120] Эту жидкую смесь подвергали ультразвуковой обработке в течение 10 минут ультразвуковым дезинтегратором ванного типа. Затем 30 мл жидкой смеси вводили в каждую из восьми центрифужных пробирок и подвергали разделению центрифугированием при 9800 G в течение 10 минут. Затем надосадочную жидкость удаляли и добавляли 20 мл чистой воды и диспергировали в течение 10 минут ультразвуковым дезинтегратором ванного типа. Вышеупомянутую обработку, включающую в себя разделение центрифугированием, удаление надосадочной жидкости, и добавление и диспергирование 20 мл чистой воды в течение 10 минут ультразвуковым дезинтегратором ванного типа повторяли три раза. Затем магнитную суспензию, покрытую PDDA, диспергировали в 80 мл чистой воды, таким образом, получая магнитные наночастицы с покрытием, имеющие промежуточный слой, сформированный из PDDA.
[0121] <Состав захвата> 21,62 г гексагидрата трихлорида железа (III) растворяли в 10 мл чистой воды, и 300 мг ферроцианида калия растворяли в 5 мл чистой воды. Затем их смешивали, чтобы, таким образом, получить мелкие частицы ферроцианида железа (берлинской лазури). Их подвергали разделению центрифугированием при 9800 G в течение 10 минут для удаления надосадочной жидкости, и 50 мл чистой воды добавляли и диспергировали в течение 10 минут ультразвуковым дезинтегратором ванного типа. Вышеупомянутую обработку, включающую в себя разделение центрифугированием, удаление надосадочной жидкости и диспергирование, осуществляли три раза. Ферроцианид железа (берлинскую лазурь), полученный в качестве состава захвата посредством этих процессов, диспергировали в 20 мл чистой воды.
[0122] <Магнитная композитная частица для дезактивации> Диспергированные магнитные наночастицы с покрытием и диспергированные составы захвата смешивали в отношении 1:3. Затем жидкую смесь оставляли при комнатной температуре на 15 минут, и магнитные композитные частицы для дезактивации адсорбировали с помощью неодимового магнита 0,5 тесла, для удаления, таким образом, надосадочной жидкости. Посредством этих процессов, получали магнитные композитные частицы для дезактивации A, имеющие многослойную структуру, включающую в себя наночастицу оксида железа, промежуточный слой PDDA и ферроцианид железа. Диспергированные магнитные наночастицы с покрытием и диспергированные составы захвата смешивали в отношении смеси 1:3 в этом примере, и также смешивали в отношениях смеси 1:1, 1:2, 7:18, 1:4, 1:5 и 1:6. В результате, было подтверждено, что в любом из этих случаев были получены магнитные композитные частицы для дезактивации. Также было подтверждено, что особенно хорошие частицы были получены в пределах от 1:3 до 1:4.
[0123] Затем полученные магнитные композитные частицы для дезактивации подвергали вакуумной обработке до около 15 мм рт. ст. при комнатной температуре и высушивали путем выпаривания воды, таким образом, получая высушенные магнитные композитные частицы для дезактивации A.
[0124] На каждой из Фиг.9A-9H показано состояние изменения со временем магнитного накопления магнитных композитных частиц для дезактивации A, которые представляют собой магнетит, покрытый ферроцианидом железа. Фиг.9A это фотография, сделанная сразу после инжекции магнитных композитных частиц для дезактивации A в воду. Фиг.9B-9H это фотографии, полученные последовательным фотографированием состояния магнитного накопления с интервалами в пять секунд. Как следует из фигур, магнитные композитные частицы для дезактивации A эффективно накапливаются на магните, который выступает в качестве средства магнитного накопления, в течение периода времени 35 секунд.
[0125] Пример 2
<Магнитная наночастица> 0.02 моля хлорида железа (II) (производства Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) и 0,04 моля трихлорида железа (III) (производства WAKO Co., Ltd.) растворяли в 25 мл чистой воды. Затем, в атмосфере газообразного аргона, 25 мл аммиачной воды (25%) добавляли для получения, таким образом, магнитной суспензии наночастиц магнитного железняка. Полученную магнитную суспензию подвергали разделению центрифугированием при 3000 G в течение 10 минут, и промывали десять раз 35 мл чистой воды для удаления побочного продукта хлорида аммония.
[0126] <Магнитная наночастица с покрытием> Затем магнитную суспензию повторно диспергировали в чистой воде, чтобы она содержала 1 г магнитных наночастиц (наночастиц оксида железа), таким образом, получая 25 мл раствора. Затем 0,01 M водного гидроксида натрия использовали для регулировки раствора до pH 9,0. Полученный раствор именуется "диспергированными магнитными наночастицами". Отдельно, 0,25 г PDDA (производства Sigma-Aldrich Co.) добавляли в чистую воду для получения 25 мл раствора. Затем 0,01 M водного гидроксида натрия использовали для регулировки раствора до pH 9,0. Полученный раствор именуется "диспергированными составами, образующими промежуточный слой".
[0127] Диспергированные магнитные наночастицы и диспергированные составы, образующие промежуточный слой, смешивали в течение двух часов. В каждую из двух центрифужных пробирок, вводили 25 мл жидкой смеси и подвергали разделению центрифугированием при 9800 G в течение 20 минут. Затем жидкую смесь промывали три раза 35 мл чистой воды. Затем получали магнитные наночастицы с покрытием, выступающие в роли магнитной суспензии, покрытой PDDA. Кроме того, 1 г магнитных наночастиц с покрытием диспергировали в 10 мл чистой воды.
[0128] <Состав захвата> Приготавливали раствор, включающий в себя 0,04 моля трихлорида железа (III) (производства WAKO Co., Ltd.) и 25 мл чистой воды. С другой стороны, 0,01 моля ферроцианида калия растворяли в 25 мл чистой воды. Затем их смешивали, чтобы приготовить, таким образом, составы захвата в качестве мелких частиц ферроцианида железа (берлинской лазури). Их подвергали разделению центрифугированием при 5000 G в течение 15 минут, и промывали пять раз 35 мл чистой воды для удаления излишнего трихлорида железа (III). Кроме того, 3 г составов захвата, полученных посредством этих процессов, диспергировали в 10 мл чистой воды. Затем 0,01 M гидроксида натрия использовали для регулировки раствора до pH 6,0. Полученный раствор именуется "диспергированными составами захвата".
[0129] <Магнитная композитная частица для дезактивации> Диспергированные магнитные наночастицы с покрытием и диспергированные составы захвата смешивали в отношении 1:4. Затем жидкую смесь оставляли при комнатной температуре, и излишний ферроцианид железа удаляли с использованием неодимового магнита 1.4 тесла. Процесс очистки осуществляли восемь раз для получения магнитных композитных частиц для дезактивации B, имеющих многослойную структуру, включающую в себя наночастицу оксида железа, промежуточный слой PDDA и ферроцианид железа. Диспергированные магнитные наночастицы с покрытием и диспергированные составы захвата смешивали в отношении смеси 1:4 в этом примере, и также смешивали в отношениях смеси 1:1,1:2, 1:3, 7:18, 1:5 и 1:6. В результате, было подтверждено, что в любом из этих случаев были получены магнитные композитные частицы для дезактивации. Также было подтверждено, что особенно хорошие частицы были получены в пределах от 1:3 до 1:4.
[0130] Приготавливали искусственную морскую воду. В частности, искусственную морскую воду приготавливали, растворяя, в 966 мл чистой воды, хлорида натрия (26,5 г), хлорида магния (3,26 г), сульфата магния (2,07 г), сульфата кальция (1,36 г) и хлорида калия (0,714 г). Затем 3 мл искусственной морской воды инжектировали в сосуд и добавляли 5 мг вышеупомянутых магнитных композитных частиц для дезактивации. Смесь перемешивали в течение 15 минут и затем устанавливали на внешнюю стенку сосуда с использованием неодимового магнита (0,64 тесла: производства Niroku seisakusho Co., Ltd.). Было подтверждено, что, по истечении около 80 секунд, почти все диспергированные магнитные композитные частицы для дезактивации адсорбировались на внутренней стенке сосуда на участке установки магнита.
[0131] <Приготовление положительной контрольной группы> Приготавливали три типа искусственной морской воды (3 мл) pH 4,5, pH 7,0 и pH 9,5, каждый из которых содержит 150 млн ч. хлорида цезия. В эти образцы, добавляли 5 мг берлинской лазури, которая является общеизвестным удалителем цезия, и перемешивали в течение 15 минут, и затем подвергали разделению центрифугированием (производства Hitachi, Ltd.) в течение трех минут при 15000 G (ускорение свободного падения). Концентрацию хлорида цезия в надосадочной жидкости каждого образца измеряли с помощью ICP-MS (производства Shimadzu Corporation). Полученные результаты именуются положительной контрольной группой.
[0132] <Захват и сбор цезия> Сначала 5 мг магнитных композитных частиц для дезактивации B добавляли в 3 мл искусственной морской воды 70, содержащей 150 млн ч. хлорида 71 цезия (см. Фиг.10A), и смесь перемешивали в течение 15 минут, чтобы приготовить, таким образом, образец 72 (см. Фиг.10B). Затем приготавливали устройство 50 захвата/сбора. Устройство 50 захвата/сбора включает в себя шприц 51, магнитный фильтр 52 и неодимовые магниты 53. В качестве магнитного фильтра 52 использовали магнитный фильтр (производства GIKEN PARTS CO., LTD), полученный путем синтерирования гранулированного SUS430. В качестве шприца 51, использовали одноразовый шприц объемом 2,5 мл (производства TERUMO CORPORATION). Поршневой участок шприца 51 демонтировали и магнитный фильтр 52 устанавливали на дальнем конце шприца. На участке внешней стенки шприца на участке, где установлен магнитный фильтр 52, два неодимовых магнита (0,56 тесла, производства Niroku seisakusho Co., Ltd., Kobe) размещали в качестве неодимовых магнитов 53 горизонтально напротив друг друга, что позволяет им магнитно адсорбироваться друг к другу.
[0133] Затем образец 72 инжектировали из впускного участка шприца 51 (см. Фиг.10C). Инжектированный образец 72 совершенно естественным путем выпускали (под действием силы тяжести) в течение одной минуты магнитным фильтром 52 и отбирали в пробирку 54 (см. Фиг.10D). Что касается цветового тона, выпущенный образец 73 был прозрачным и бесцветным (после выпуска), и было подтверждено, что магнитные композитные частицы для дезактивации 61 удалены. Фиг.11 демонстрирует результаты измерения концентрации хлорида цезия выпущенного образца 73 с использованием ICP-MS (производства Shimadzu Corporation). "A" на Фиг.11 демонстрирует результат для искусственной воды 70, содержащей 150 млн ч. хлорида 71 цезия, и "B" на Фиг.11 демонстрирует результат для положительной контрольной группы, полученной путем осуществления разделения центрифугированием после инжекции только того же количества берлинской лазури, которое переносилось магнитными композитными частицами для дезактивации B. "C" на Фиг.11 демонстрирует результат, полученный путем инжекции магнитных наночастиц с покрытием и последующего их сбора магнитной силой, и "D" на Фиг.11 демонстрирует результат, полученный путем инжекции магнитных композитных частиц для дезактивации B и последующего их сбора магнитной силой. Для каждого образца, приготавливали три типа образцов искусственной морской воды 70 с pH 4,5, pH 7,0 и pH 9,5, и измеряли скорость удаления хлорида 71 цезия. Результаты демонстрируют, что скорость удаления хлорида 71 цезия при каждом PH образца D составляет от 84,7 до 86,7% образца B положительной контрольной группы. Дополнительно, было подтверждено, что скорость удаления хлорид цезия при каждом PH находилась примерно на одном уровне в каждом образце.
[0134] (Сравнительный пример 1) Приготавливали устройство 50 захвата/сбора, размагниченное за счет демонтажа неодимовых магнитов 53, размещенных горизонтально напротив друг друга, из магнитного фильтра 52. Затем образец, полученный путем добавления 5 мг магнитных композитных частиц для дезактивации B в 3 мл искусственной морской воды, содержащей 150 млн ч. хлорида цезия и их перемешивания в течение 15 минут, инжектировали в шприц 51, из которого были удалены неодимовые магниты 53. Инжектированный образец пропускали через магнитный фильтр 52 и совершенно естественным путем выпускали в течение одной минуты. Было подтверждено, что цветовой тон выпущенного образца оставался темно-синим, то есть таким же, как до выпуска.
[0135] (Пример 3) Пытались удалять цезий из 150 мл искусственной морской воды с использованием магнитных композитных частиц для дезактивации B и магнетизма. В лабораторных стаканах объемом 300 мл, выполненных из стекла, приготавливали 150 мл искусственной морской воды, содержащей 150 млн ч. хлорида цезия. В каждый лабораторный стакан, добавляли 250 мг магнитных композитных частиц для дезактивации B, приготовленных вышеописанным способом, и перемешивали в течение 15 минут. После этого вставляли полосовой магнит (1 тесла: производства Niroku seisakusho Co., Ltd.) состоящий из неодимового магнита, и затем смесь перемешивали (40% максимальной амплитуды, выход 40% максимальной скорости вращения) с использованием волнового смесителя (WEB-30; производства AS ONE Corporation, Osaka). Спустя пять минут, концентрацию хлорида цезия измеряли с помощью ICP-MS (производства Shimadzu Corporation). В результате, как показано на Фиг.12, концентрация хлорида цезия трех типов искусственной морской воды с pH 4,5, pH 7,0 и pH 9,5 можно было снизить до 35 ~ 35,6% по сравнению с концентрацией (150 млн ч.) до обработки.
[0136] (Пример 4) Пытались удалять цезий из бычьей сыворотки и молока с использованием магнитных композитных частиц для дезактивации B и магнетизма, в конических пробирках объемом 50 мл приготавливали 45 мл бычьей сыворотки и 45 мл молока, каждый из которых содержит 150 млн ч. хлорида цезия. В каждую пробирку добавляли 75 мг магнитных композитных частиц для дезактивации и перемешивали в течение 15 минут. После этого каждую коническую пробирку устанавливали в магнитной цепи (1,4 тесла: HFNODE PIPE COMPANY LIMITED.), состоящей из неодимового магнита и ярма. Спустя пять минут, концентрацию хлорида цезия измеряли с помощью ICP-MS (производства Shimadzu Corporation). В результате, как показано на Фиг.13, было подтверждено, что концентрация хлорида цезия снижалась до 32,5~30,5% опорного значения (150 млн ч.) до обработки.
[0137] (Пример 5) <Состав захвата> 1 г гранул иллита в достаточной степени измельчали в ступке. Полученные 0,5 г порошкообразного иллита добавляли в 50 мл чистой воды, содержащейся в конической пробирке объемом 50 мл, выполненной из полипропилена и в достаточной степени перемешивали. Оставив смесь в стационарном состоянии на пять минут, отбирали 5 мл надосадочной жидкости. После измерения размера зерна и электрокинетического потенциала, было подтверждено, что размер зерна составлял около 120 нм и электрокинетический потенциал составлял от -20 до -30 мВ (pH от 4 до 10).
[0138] Отобранные 2 мл диспергированного порошкообразного иллита подвергали разделению центрифугированием при 9000 G, и надосадочную жидкость удаляли, оставляя осажденный порошкообразный иллит. Затем порошкообразный иллит высушивали центробежной сушилкой (центрифуга + вакуумное устройство). Полученные 0,1 г порошкообразного иллита диспергировали в 5 мл чистой воды, и регулировали до pH 6 путем добавления малого количества 0,1 M соляной кислоты.
[0139] <Магнитная композитная частица для дезактивации> 0,2 г магнитных наночастиц с покрытием, имеющих промежуточный слой, сформированный из PDDA, который был синтезирован в процессе, аналогичном примеру 1, диспергировали в 5 мл чистой воды, и регулировали до pH 6 путем добавления малого количества 0,1 M соляной кислоты. Полученные 5 мл диспергированного иллита переносили в коническую пробирку объемом 50 мл, выполненную из полипропилена, и 5 мл приготовленных диспергированных магнитных наночастиц с покрытием понемногу капали в течение трех минут, постоянно диспергируя в соникаторе ванного типа (производства AS ONE Corporation), и в достаточной степени смешивали с диспергированными составами захвата, в частности, диспергированным иллитом, при необходимости перемешивая. Кроме того, в соникаторе, проводили реакцию смеси в течение 15 минут, при необходимости перемешивая. После этого, смесь подвергали разделению центрифугированием при 3000 G в течение пяти минут, и надосадочную жидкость удаляли, оставляя осадок. В полученный осадок добавляли 1 мл чистой воды и перемешивали посредством вихревой обработки, и затем диспергировали в соникаторе, таким образом, получая диспергированные магнитные композитные частицы для дезактивации C, имеющие многослойную структуру, включающую в себя наночастицу оксида железа, промежуточный слой PDDA и иллит.
[0140] При измерении электрокинетического потенциала полученных диспергированных (pH от 4 до 10) магнитных композитных частиц для дезактивации C, получали результат около -20 мВ. Было подтверждено, что магнитные наночастицы с покрытием PDDA, демонстрирующие положительные заряды, по отдельности покрыты иллитом, демонстрирующим отрицательные заряды. В примере 5 было подтверждено что стабильные магнитные композитные частицы для дезактивации C сформированы в широком диапазоне pH от 4 до 10.
[0141] (Пример 6) <Магнитная наночастица с покрытием> 0,1 г порошкообразного α-железа (производства Furuuchi Chemical Corporation) помещали в полипропиленовую пробирку емкостью 15 мл в атмосфере газообразного аргона. Кроме того, водный раствор, содержащий 10 мл 10% аммиачной воды и 2% PDDA, вводили в пробирку и в достаточной степени перемешивали. После этого, водный раствор обрабатывали в течение пяти минут в ультразвуковом дезинтеграторе ванного типа, иногда перемешивая в пробирке. Затем 300 мкл раствора помещали в пробирку и подвергали разделению центрифугированием при 12000 G в течение одной минуты. После этого, удаляли надосадочную жидкость и добавляли 2 мл чистой воды, и затем в достаточной степени диспергировали посредством вихревой обработки ультразвуком. Затем разделение центрифугированием осуществляли при 12000 G в течение одной минуты. После удаления надосадочной жидкости, добавляли 110 мкл чистой воды и в достаточной степени диспергировали посредством вихревой обработки ультразвуком, таким образом, получая диспергированные магнитные наночастицы с покрытием с использованием PDDA в качестве промежуточного слоя и α-железа в качестве магнитных наночастиц.
[0142] <Магнитная композитная частица для дезактивации> Затем 20 мкл диспергированных магнитных наночастиц с покрытием (α-железо, покрытое PDDA) добавляли пять раз (всего 100 мкл диспергированных магнитных наночастиц с покрытием) в 240 мкл диспергированного вещества (pH 2,5), содержащего 2 мг составов захвата (берлинской лазури), полученных в примере 1. Всякий раз при добавлении диспергированного вещества, диспергированные вещества подвергали ультразвуковой обработке в течение пяти секунд вихревому перемешиванию в течение пяти секунд. Посредством этих операций, диспергированные магнитные композитные частицы для дезактивации D, включающие в себя, в магнитной наночастице, берлинскую лазурь, промежуточный слой и α-железо.
[0143] Затем вышеупомянутую искусственную морскую воду (2 мл) с pH 7, содержащую 10 млн ч. хлорида цезия, приготавливали в стеклянном сосуде 60 емкостью 3,5 мл. Затем диспергированные вещества, содержащие 1,2 мг магнитных композитных частиц для дезактивации D, добавляли и мягко перемешивали в течение пяти минут. Затем стеклянный сосуд 60 устанавливали на основе 65 устройства магнитного воздействия. На Фиг.14A показан вид сбоку состояния, в котором стеклянный сосуд установлен в устройстве воздействия, и на Фиг.14B показан его вид сверху. В частности, магниты 62 установлены вблизи обеих сторон стеклянного сосуда 60, и подковообразное ярмо 63 размещено на внешней стороне магнитов 62. Магниты 62 установлены так, что южный полюс и северный полюс квадратных магнитов 0,4 тесла располагаются напротив друг друга.
[0144] Визуальное наблюдение прозрачности раствора подтвердило, что магнитные композитные частицы для дезактивации D полностью адсорбировалось на участке магнита спустя восемь секунд после установки магнитов. Через 15 секунд после установки магнитов, собирали 500 мкл прозрачной жидкости в центре. Затем концентрацию хлорида цезия измеряли с помощью ICP-MS (производства Shimadzu Corporation). В результате, концентрация хлорида цезия оказалось меньше 1 млрд.ч., т.е. меньше или равной пределу обнаружения.
[0145] (Пример 7) <Состав захвата> Эксперимент был проведен аналогичным образом за исключением того, что цеолит использовали в качестве составов захвата вместо иллита, используемого в вышеописанном примере 5. В частности, 1 г гранулированного цеолита в достаточной степени измельчали в ступке. Полученные 0,5 г порошкообразного цеолита добавляли в 50 мл чистой воды, содержащейся в конической пробирке объемом 50 мл, выполненной из полипропилена, и в достаточной степени перемешивали. Оставив смесь в стационарном состоянии на пять минут, отбирали 5 мл надосадочной жидкости. После измерения размера зерна и электрокинетического потенциала, размер зерна составлял около 200 нм и электрокинетический потенциал составлял от -35 до -50 мВ (pH от 4 до 10).
[0146] Отобранные 2 мл диспергированного порошкообразного цеолита (диспергированных составов захвата) подвергали разделению центрифугированием при 9000 G, и надосадочную жидкость удаляли, оставляя осажденный порошкообразный цеолит. Затем порошкообразный цеолит высушивали центробежной сушилкой (центрифуга + вакуумное устройство). Полученные 0,1 г порошкообразного цеолита диспергировали в 5 мл чистой воды и регулировали до pH 7 путем добавления малого количества 0,1 M соляной кислоты. С другой стороны, 0,2 г магнитных наночастиц с покрытием (магнитные наночастицы с покрытием), имеющих PDDA в качестве промежуточного слоя, диспергировали в 5 мл чистой воды и регулировали до pH 7 путем добавления малого количества 0,1 M соляной кислоты.
[0147] Полученные 5 мл диспергированных составов захвата (цеолита) переносили в коническую пробирку объемом 50 мл, выполненную из полипропилена и помещали в соникатор ванного типа (производства AS ONE Corporation). Постоянно диспергируя диспергированное вещество, 5 мл диспергированных магнитных наночастиц с покрытием, имеющие PDDA в качестве промежуточного слоя, понемногу капали в течение трех минут и смешивали с диспергированными составами захвата, при необходимости перемешивая. Кроме того, диспергированные вещества подвергали реакции в течение 15 минут, при необходимости перемешивая в соникаторе. После этого, разделение центрифугированием осуществляли при 3000 G в течение пяти минут, и надосадочную жидкость удаляли. Добавляя 1 мл чистой воды в полученный осадитель, перемешивая диспергированные вещества посредством вихревой обработки и диспергируя диспергированные вещества в соникаторе, получали диспергированные магнитные композитные частицы для дезактивации E.
[0148] При измерении электрокинетического потенциала диспергированных веществ (pH от 4 до 10) полученных магнитных композитных частиц для дезактивации E, получали результат от около -30 до около -40 мВ. Было подтверждено, что магнитные наночастицы с покрытием PDDA, демонстрирующие положительные заряды, по отдельности покрыты цеолитом, демонстрирующим отрицательные заряды. В примере 7 было подтверждено, что стабильные магнитные композитные частицы для дезактивации E сформированы в широком диапазоне pH от 4 до 10.
[0149] (Пример 8) Далее, в порядке примера, приведено описание, в котором диспергированные составы захвата (цеолит) согласно примеру 7 использовали после гидротермической обработки и промывки чистой водой. Процедура достаточного измельчения 1 г гранулированного цеолита в ступке, добавления 0,5 г порошкообразного цеолита в чистую воду, и отбора 5 мл надосадочной жидкости осуществляли аналогично вышеописанному примеру 7. Затем, 5 мл отобранной надосадочной жидкости помещали в контейнер высокого давления для закритического эксперимента емкостью 11 мл (производства TALATSU TECHNO CORPORATION), в достаточной степени перемешивая надосадочную жидкость.
[0150] Затем резьбовую крышку контейнера высокого давления герметично закрывали с крутящим моментом 120 Нм, и осуществляли гидротермическую обработку при 400°C в течение двух часов. Охладив содержимое, его изымали и помещали в пробирку объемом 50 мл, выполненную из полипропилена, и добавляли 45 мл чистой воды, и разделение центрифугированием осуществляли при 7000 G в течение 15 минут. Затем надосадочную жидкость удаляли и 50 мл чистой воды добавляли и в достаточной степени перемешивали. Затем гидротермически обработанный цеолит диспергировали. Разделение центрифугированием снова осуществляли при 7000 G в течение 15 минут и получали осадитель. Этот процесс повторяли три раза, и гидротермически обработанный цеолит промывали чистой водой. При измерении размера зерна и электрокинетического потенциала гидротермически обработанного диспергированного порошкообразного цеолита, полученного после вышеупомянутого процесса, размер зерна составлял от 150 до 300 нм, и электрокинетический потенциал составлял от -30 до -55 мВ (pH от 4 до 10).
[0151] После этого, отобранные 2 мл гидротермически обработанного диспергированного порошкообразного цеолита подвергали разделению центрифугированием при 9000 G, и диспергированные магнитные композитные частицы для дезактивации F получали способом, аналогичным примеру 7.
[0152] При измерении электрокинетического потенциала полученных диспергированных (pH от 4 до 10) магнитных композитных частиц для дезактивации F, получали результат от около -30 до около -40 мВ. Было подтверждено, что магнитные наночастицы с покрытием PDDA, демонстрирующие положительные заряды, по отдельности покрыты гидротермически обработанным цеолитом, демонстрирующим отрицательные заряды. В примере 8 было подтверждено, что стабильные магнитные композитные частицы для дезактивации F сформированы в широком диапазоне pH от 4 до 10.
[0153] (Пример 9) Способность к адсорбции цезия одного цеолита примера 7 сравнивали с такой же способностью одного гидротермически обработанного цеолита примера 8. С помощью ICP-MS было подтверждено, что гидротермически обработанный цеолит примера 8 обладает способностью к адсорбции цезия, которая примерно в два раза больше в расчете на единицу массы, чем у цеолита примера 7, и магнитные композитные частицы для дезактивации, покрытые гидротермически обработанным цеолитом примера 8, обладает способностью к адсорбции цезия, которая примерно в два раза больше в расчете на единицу массы, чем у магнитных композитных частиц для дезактивации, покрытых цеолитом примера 7.
[0154] (Пример 10) [Процесс a1 (магнитная наночастица с покрытием)] Приготавливали пробирку емкостью 50 мл, и 1,4 г магнитной суспензии магнитных наночастиц (наночастиц оксида железа), полученной способом примера 1, диспергировали в аммиачной воде с концентрацией 1/9 (4 мл аммиачной воды, 32 мл дистиллированной воды). После добавления 4 мл раствора PDDA (20% (вес. %) водного раствора), раствор в достаточной степени перемешивали и диспергировали ультразвуковым дезинтегратором ванного типа. Инверсию и смешиванию этой жидкой смеси повторяли в течение двух часов. Затем жидкую смесь подвергали разделению центрифугированием при 3000 G в течение 10 минут с использованием центрифуги с подвешивающимися стаканами. Затем надосадочную жидкость удаляли и добавляли 20 мл чистой воды. После полного диспергирования смеси, добавляли и смешивали 25 мл дистиллированной воды. Затем разделение центрифугированием осуществляли при 18000 G в течение 15 минут с использованием ультрацентрифуги, и надосадочную жидкость удаляли. Затем добавляли 20 мл дистиллированной воды, и смесь полностью диспергировали. После этого добавляли и смешивали 25 мл дистиллированной воды. Затем разделение центрифугированием осуществляли при 19000 G в течение 30 минут с использованием ультрацентрифуги, и надосадочную жидкость удаляли. После этого, дистиллированную воду добавляли для получения суммарного количества 14 мл, и смесь полностью диспергировали и затем подвергали замещению газообразного аргона.
Таблица 1 демонстрирует результаты, полученные путем измерения, для синтезированных магнитных наночастиц и магнитных наночастиц с покрытием, электрокинетического потенциала (мВ) в каждом растворе в пределах от pH 4,0 до pH 10,0 с использованием дзета-потенциометра. Было подтверждено, что магнитные наночастицы с покрытием демонстрируют положительные заряды при любом pH.
| Таблица 1 | ||||
| pH 4,0 (мВ) |
pH 6,0 (мВ) |
pH 8,0 (мВ) |
pH 10,0 (мВ) |
|
| магнитные наночастицы (магнетит) | 24,09 | 14,01 | -16,54 | -27,17 |
| магнитные наночастицы с покрытием (магнетит, покрытый PDDA) | 43,45 | 42,88 | 38,35 | 33,33 |
[0156] [Процесс b1 (диспергированные составы захвата)] 3 мл водного раствора трихлорида железа (2,43 моль/л) добавляли к 45 мл дистиллированной воды и смешивали. Затем 12 мл водного раствора (0,5 моль/л), содержащего тригидрат ферроцианида калия, добавляли и смешивали, таким образом, получая берлинскую лазурь в дисперсном состоянии. Их подвергали разделению центрифугированием при 19000 G в течение 30 минут для удаления надосадочной жидкости, и отсасывали всю ночь вакуумным насосом и полностью высушивали. В результате, получали 2,19 г берлинской лазури (ферроцианида железа), в качестве составов захвата. pH полученных диспергированных составов захвата составлял 5,48, и электрокинетические потенциалы, полученные после регулировки pH, принимали следующие значения. pH 4,0: -24,77 мВ, pH 5,0: -25,07 мВ, pH 6,0: -27,93 мВ
[0157] [Процесс c1 (магнитная композитная частица для дезактивации)] Перемешивая 40 мл диспергированных составов захвата (ферроцианида железа), полученного в процессе b1, 10 мл магнитных наночастиц с покрытием, полученных в процессе a1, добавляли по каплям и полностью смешивали. Посредством этих процессов, получали магнитные композитные частицы для дезактивации G1, имеющие многослойную структуру, включающую в себя наночастицу оксида железа, промежуточный слой PDDA и ферроцианид железа.
[0158] (Пример 11) [Процесс c2] Зонд ультразвукового дезинтегратора вставляли в контейнер, содержащий 40 мл диспергированных составов захвата, полученных в процессе b1. Затем 10 мл магнитных наночастиц с покрытием, полученных в процессе a1, добавляли по каплям и полностью смешивали посредством ультразвукового облучения. Посредством этих процессов, получали магнитные композитные частицы для дезактивации G2, имеющие многослойную структуру, включающую в себя наночастицу оксида железа, промежуточный слой PDDA и ферроцианид железа.
[0159] (Пример 12) [Процесс c3] Магнитные композитные частицы для дезактивации G3 синтезировали с использованием устройства 100 смешивания/перемешивания, показанного на Фиг.15A-15E. Сначала, в контейнере 110, 40 мл диспергированных составов захвата, полученных в процессе b1, перемешивали с помощью средства 105 перемешивания, и 2 мл магнитных наночастиц с покрытием, полученных в процессе a1, добавляли, перемешивали и смешивали (см. Фиг.15A). Затем содержимое контейнера 110 принудительно переносили в контейнер 120 (см. Фиг.15B). После этого, содержимое контейнера 120 принудительно переносили в статичный смеситель 102 (производства Noritake Co., Ltd.) поршнем 101 (см. Фиг.15C).
[0160] Содержимое статичного смесителя 102 подавали под давлением во впускное отверстие B микросмесителя 130 через трубный насос 103. В результате, жидкость, выпускаемая из выпускного отверстия C микросмесителя 130 начала накапливаться в контейнере 110 (см. Фиг.15D). Затем содержимое контейнера 110 подавали под давлением во впускное отверстие A микросмесителя 130 с помощью трубного насоса 104. В результате, жидкость, подаваемая под давлением во впускное отверстие A и впускное отверстие B микросмесителя 130, смешивалась и выпускалась из выпускного отверстия C. После непрерывного осуществления этих операций, контейнер 110 наполнялся, и контейнер 120 опустошался (см. Фиг.15E). Эту последовательность операций повторяли пять раз (2 мл магнитных наночастиц с покрытием, полученных в процессе a1, использовали пять раз). Посредством этих процессов, получали магнитные композитные частицы для дезактивации G3, имеющие многослойную структуру, включающую в себя наночастицу оксида железа, промежуточный слой PDDA и ферроцианид железа. pH полученных диспергированных магнитных композитных частиц для дезактивации G3 был равен 5,57, и электрокинетические потенциалы, полученные после регулировки pH, принимали следующие значения. pH 4,0: -24,91 мВ, pH 5,0: -26,34 мВ, pH 6,0: -28,85 мВ
[0161] (Пример 13) [Процесс c4] Магнитные композитные частицы для дезактивации G4 синтезировали с использованием устройство 200 реакции/смешивания согласно второму видоизмененному примеру показанный на Фиг.16A-16D. Сначала 40 мл диспергированных составов захвата, полученных в процессе b1, предварительно всасывались в первый шприц 210, и второй шприц 220 опустошался. Кроме того, 10 мл магнитных наночастиц с покрытием, полученных в процессе a1, предварительно всасывалось в третий шприц (не показан) для инжекции диспергированных магнитных наночастиц с покрытием.
[0162] Затем поршень 223 второго шприца 220 вытягивали, и половинное количество (20 мл) диспергированных составов захвата, полученных в процессе b1, всасывалось из первого шприца 210. После этого, канал между вторым шприцем 220 и третьим шприцем открывали с помощью трехходового запорного крана, и 20 мл диспергированных магнитных наночастиц с покрытием переносились из третьего шприца во второй шприц 220 за счет всасывания под отрицательным давлением (процесс A).
[0163] Затем использовали трехходовой запорный кран 202 и быстро вытягивали поршень 213 первого шприца 210 на максимальное расстояние с использованием механизма 212 управления первым шприцем, что позволяло 22 мл жидкой смеси второго шприца 220 (2 мл магнитных наночастиц с покрытием, полученных в процессе a1 + половинное количество (20 мл) диспергированных составов захвата, полученных в процессе b1) проходить через узкий просвет микроканала (производства ibidi, microslide 6 flow-through) 201 и позволяло переносить суммарное количество жидкости в первый шприц 210 (см. Фиг.16A). После этого, как описано во втором видоизмененном примере, суммарное количество жидкой смеси переносили между первым шприцем 210 и вторым шприцем 220 и переносили через микроканал 201 размещенный между ними. Затем, остаточные диспергированные магнитные наночастицы с покрытием и остаточные диспергированные составы захвата инжектировали из третьего шприца и четвертого шприца, соответственно, и смешивали. Посредством этих процессов, получали магнитные композитные частицы для дезактивации G4.
[0164] (Пример 14) [Процесс c5] Магнитные композитные частицы для дезактивации G5 получали аналогично примеру 13 за исключением того, что вместо микроканала 201 использовали смешивающую иглу, имеющую малую площадь отверстия.
[0165] (Пример 15) [Процесс c6] Магнитные композитные частицы для дезактивации G6 получали аналогично примеру 13 за исключением того, что вместо микроканала 201 использовали удлиненную жесткую трубку.
[0166] (Пример 46) Магнитные композитные частицы для дезактивации M1 получали аналогично примеру 10 за исключением того, что вместо процесса b1 применяли следующий процесс. [Процесс b7] 6 мл водного раствора (0,49 моль/л), содержащего пентагидрат сульфата меди, добавляли в 39 мл дистиллированной воды и смешивали. Затем 3 мл водного раствора (2,43 моль/л), содержащего гексагидрат трихлорида железа, добавляли и смешивали. После этого, 12 мл водного раствора (0,5 моль/л), содержащего тригидрат ферроцианида калия, добавляли и смешивали, таким образом, получая ферроцианид меди/берлинскую лазурь в дисперсном состоянии. Их подвергали разделению центрифугированием при 19000 G в течение 30 минут для удаления надосадочной жидкости, и отсасывали всю ночь вакуумным насосом и полностью высушивали, таким образом, получая 2,49 г ферроцианида меди/берлинской лазури в качестве составов захвата. pH полученных диспергированных составов захвата составлял 4,60, и электрокинетические потенциалы, полученные после регулировки pH, принимали следующие значения.
pH 4,0: -6,64 мВ, pH 5,0: -14,64 мВ, pH 6,0: -22,13 мВ
[0167] Затем 50 мкл диспергированных магнитных композитных частиц для дезактивации M1, полученных в примере 46, добавляли к 2,5 мл чистой воды, и диспергированные вещества в достаточной степени перемешивали и помещали в устройство магнитного воздействия, используемое в примере 6 (см. Фиг.14A и 14B). В результате, было подтверждено, что магнитные композитные частицы для дезактивации M1, покрытые α-железом, покрытие PDDA и ферроцианид меди (полученный из сульфата меди)/берлинская лазурь, хорошо магнитно разделяются через 15 секунд. В частности, было подтверждено, что коэффициент пропускания образца черного цвета постепенно увеличивался сразу после установки в устройстве магнитного воздействия, и образец становился прозрачным, за исключением окрестности магнита, через 15 секунд.
[0168] (Примеры 47-51) Магнитные композитные частицы для дезактивации M2 согласно примеру 47 получали способом, аналогичным примеру 11 за исключением того, что процесс b1 заменили процессом b7. Аналогично, композитные частицы для дезактивации M3 согласно примеру 48, композитные частицы для дезактивации M4 согласно примеру 49, композитные частицы для дезактивации M5 согласно примеру 50, и композитные частицы для дезактивации M6 согласно примеру 51 получали способами, аналогичными примерам 12 - 15, соответственно, за исключением того, что процесс b1 заменили процессом b7.
[0169] (Пример 52) Магнитные композитные частицы для дезактивации N1 получали аналогично примеру 10 за исключением того, что вместо процесса b1 применяли следующий процесс. [Процесс b8] 6 мл водного раствора, содержащего дигидрат хлорида меди (0,49 моль/л) добавляли к 39 мл дистиллированной воды и смешивали. Затем 3 мл водного раствора (2,43 моль/л), содержащего гексагидрат трихлорида железа, добавляли и смешивали. После этого, 12 мл водного раствора (0,5 моль/л), содержащего тригидрат ферроцианида калия, добавляли и смешивали, таким образом, получая ферроцианид меди/берлинскую лазурь в дисперсном состоянии. Их подвергали разделению центрифугированием при 19000 G в течение 30 минут для удаления надосадочной жидкости, и отсасывали всю ночь вакуумным насосом и полностью высушивали, таким образом, получая 2,33 г ферроцианида меди/берлинской лазури в качестве составов захвата. pH полученных диспергированных составов захвата составлял 4,48, и электрокинетические потенциалы, полученные после регулировки pH, принимали следующие значения.
pH 4,0: -4,05 мВ, pH 5,0: -13,34 мВ, pH 6,0: -19,59 мВ
[0170] (Примеры 53-57) Магнитные композитные частицы для дезактивации N2 согласно примеру 53 получали способом, аналогичным примеру 11 за исключением того, что процесс b1 был заменен процессом b8. Аналогично, композитные частицы для дезактивации N3 согласно примеру 43, композитные частицы для дезактивации N4 согласно примеру 55, композитные частицы для дезактивации N5 согласно примеру 56, и композитные частицы для дезактивации N6 согласно примеру 57 получали способами, аналогичными примерам 12-15, соответственно, за исключением того, что процесс b1 заменили процессом b8.
[0171] (Пример 58) Магнитные композитные частицы для дезактивации P1 получали аналогично примеру 10 за исключением того, что вместо процесса b1 применяли следующий процесс. [Процесс b9] 6 мл водного раствора (0,49 моль/л), содержащего гексагидрат сульфата никеля, добавляли к 39 мл дистиллированной воды и смешивали. Затем 3 мл водного раствора (2,43 моль/л), содержащего гексагидрат трихлорида железа, добавляли и смешивали. После этого, 12 мл водного раствора (0,5 моль/л), содержащего тригидрат ферроцианида калия, добавляли и смешивали, таким образом, получая ферроцианид никеля/берлинскую лазурь в дисперсном состоянии. Их подвергали разделению центрифугированием при 19000 G в течение 30 минут для удаления надосадочной жидкости, и отсасывали всю ночь вакуумным насосом и полностью высушивали, таким образом, получая 2,59 г ферроцианида никеля/берлинской лазури в качестве составов захвата. pH полученных составов захвата составлял 4,70, и электрокинетические потенциалы, полученные после регулировки pH, принимали следующие значения. pH 4,0: -2,37 мВ, pH 5,0: -10,64 мВ, pH 6,0: -15,06 мВ
[0172] (Примеры 59-63) Магнитные композитные частицы для дезактивации P2 согласно примеру 59 получали аналогично примеру 11 за исключением того, что процесс b1 заменили процессом b9. Аналогично, композитные частицы для дезактивации P3 согласно примеру 60, композитные частицы для дезактивации P4 согласно примеру 61, композитные частицы для дезактивации P5 согласно примеру 62, и композитные частицы для дезактивации P6 согласно примеру 63 получали способами, аналогичными примерам 12-15, соответственно, за исключением того, что процесс b1 заменили процессом b9.
[0173] (Пример 64) Магнитные композитные частицы для дезактивации Q1 получали аналогично примеру 10 за исключением того, что вместо процесса b1 применяли следующий процесс. [Процесс b10] 6 мл водного раствора (0,49 моль/л), содержащего гептагидрат сульфата кобальта, добавляли к 39 мл дистиллированной воды и смешивали. Затем 3 мл водного раствора (2,43 моль/л), содержащего гексагидрат трихлорида железа, добавляли и смешивали. После этого, 12 мл водного раствора (0,5 моль/л), содержащего тригидрат ферроцианида калия, добавляли и смешивали, таким образом, получая ферроцианид кобальта/берлинскую лазурь в дисперсном состоянии. Их подвергали разделению центрифугированием при 19000 G в течение 30 минут для удаления надосадочной жидкости, и отсасывали всю ночь вакуумным насосом и полностью высушивали, таким образом, получая 2,49 г ферроцианида кобальта/берлинской лазури в качестве составов захвата. pH полученных диспергированных составов захвата составлял 4,73, и электрокинетические потенциалы, полученные после регулировки pH, принимали следующие значения.
pH 4,0: -8,83 мВ, pH 5,0: -15,24 мВ, pH 6,0: -17,30 мВ
[0174] (Примеры 65-69) Магнитные композитные частицы для дезактивации Q2 согласно примеру 65 получали способом, аналогичным примеру 11 за исключением того, что процесс b1 заменили процессом b10. Аналогично, композитные частицы для дезактивации Q3 согласно примеру 66, композитные частицы для дезактивации Q4 согласно примеру 67, композитные частицы для дезактивации Q5 согласно примеру 68, и композитные частицы для дезактивации Q6 согласно примеру 69 получали способами, аналогичными примерам 12-15, соответственно, за исключением того, что процесс b1 заменили процессом b10.
[0175] (Пример 70) Магнитные композитные частицы для дезактивации R1 получали аналогично примеру 10 за исключением того, что вместо процесса b1 применяли следующий процесс. [Процесс b11] 6 мл водного раствора (0,49 моль/л), содержащего гептагидрат сульфата цинка, добавляли к 39 мл дистиллированной воды и смешивали. Затем 3 мл водного раствора (2,43 моль/л), содержащего гексагидрат трихлорида железа, добавляли и смешивали. После этого, 12 мл водного раствора (0,5 моль/л), содержащего тригидрат ферроцианида калия, добавляли и смешивали, таким образом, получая ферроцианида цинка/берлинской лазури в дисперсном состоянии. Их подвергали разделению центрифугированием при 19000 G в течение 30 минут для удаления надосадочной жидкости, и отсасывали всю ночь вакуумным насосом и полностью высушивали, таким образом, получая 2,53 г ферроцианиа цинка/берлинской лазури в качестве составов захвата. pH полученных диспергированных составов захвата составлял 4,81, и электрокинетические потенциалы, полученные после регулировки pH, принимали следующие значения. pH 4,0: -5,68 мВ, pH 5,0: -12,05 мВ, pH 6,0: -21,12 мВ
[0176] (Примеры 71-75) Магнитные композитные частицы для дезактивации R2 согласно примеру 71 получали способом, аналогичным примеру 11 за исключением того, что процесс b1 заменили процессом b11. Аналогично, композитные частицы для дезактивации R3 согласно примеру 72, композитные частицы для дезактивации R4 согласно примеру 73, композитные частицы для дезактивации R5 согласно примеру 74, и композитные частицы для дезактивации R6 согласно примеру 75 получали способами, аналогичными примерам 12-15, соответственно, за исключением того, что процесс b1 заменили процессом b11.
[0177] (Пример 76) Магнитные композитные частицы для дезактивации S1 получали аналогично примеру 10 за исключением того, что вместо процесса b1 применяли следующий процесс. [Процесс b12] 6 мл водного раствора (0,49 моль/л), содержащего гептагидрат сульфата (двухвалентного) железа добавляли к 39 мл дистиллированной воды и смешивали. Затем 3 мл водного раствора (2,43 моль/л), содержащего гексагидрат трихлорида железа, добавляли и смешивали. После этого, 12 мл водного раствора (0,5 моль/л), содержащего тригидрат ферроцианида калия, добавляли и смешивали, таким образом, получая берлинскую лазурь в дисперсном состоянии. Их подвергали разделению центрифугированием при 19000 G в течение 30 минут для удаления надосадочной жидкости, и отсасывали всю ночь вакуумным насосом и полностью высушивали, таким образом, получая 2,44 г берлинской лазури в качестве составов захвата. pH полученных составов захвата составлял 4,91, и электрокинетические потенциалы, полученные после регулировки pH, принимали следующие значения. pH 4,0: -9,48 мВ, pH 5,0: -16,94 мВ, pH 6,0: -22,68 мВ
[0178] (Примеры 77-81) Магнитные композитные частицы для дезактивации S2 согласно примеру 77 получали способом, аналогичным примеру 11 за исключением того, что процесс b1 заменили процессом b12. Аналогично, композитные частицы для дезактивации S3 согласно примеру 78, композитные частицы для дезактивации S4 согласно примеру 79, композитные частицы для дезактивации согласно примеру 80, и композитные частицы для дезактивации согласно примеру 81 получали способами, аналогичными примерам 12-15, соответственно, за исключением того, что процесс b1 заменили процессом b12.
[0179] (Примеры 82-153) магнитные композитные частицы для дезактивации получали аналогично примерам 10-15 и 46-81 за исключением того, что следующий процесс применяли вместо процесса a1. Предположим, что магнитные композитные частицы для дезактивации согласно примерам 82-87 и 118-153 соответственно соответствуют процессам примеров 10-15 и 46-81.
Примеры 82-87: магнитные композитные частицы для дезактивации T1-T6
Примеры 118-123: магнитные композитные частицы для дезактивации Z1-Z6
Примеры 124-129: магнитные композитные частицы для дезактивации AA1-AA6
Примеры 130-135: магнитные композитные частицы для дезактивации AB1-AB6
Примеры 136-141: магнитные композитные частицы для дезактивации AC1-AC6
Примеры 142-147: магнитные композитные частицы для дезактивации AD1-AD6
Примеры 148-153: магнитные композитные частицы для дезактивации AE1-AE6
[0180] [Процесс a2] Приготавливали пробирку емкостью 50 мл и 1,4 г порошкообразного α-железа, имеющий слой оксида, диспергировали в аммиачной воде (4 мл аммиачной воды + 32 мл дистиллированной воды) с концентрацией 1/9. После добавления 4 мл раствора PDDA (20% (вес. %) водного раствора), раствор в достаточной степени перемешивали и диспергировали ультразвуковым дезинтегратором ванного типа. Инверсию и смешивание жидкой смеси повторяли в течение двух часов. Затем разделение центрифугированием осуществляли при 3000 G в течение 10 минут с использованием центрифуги с подвешивающимися стаканами. Затем надосадочную жидкость удаляли и добавляли 20 мл чистой воды и диспергировали в течение 10 минут ультразвуковым дезинтегратором ванного типа. После разделения центрифугированием, надосадочную жидкость удаляли и 20 мл чистой воды добавляли и полностью диспергировали. После этого добавляли и смешивали 25 мл дистиллированной воды. Затем разделение центрифугированием осуществляли при 19000 G в течение 30 минут с использованием ультрацентрифуги, и надосадочную жидкость удаляли. После этого, дистиллированную воду добавляли для получения суммарного количества 14 мл и полностью диспергировали, и затем подвергали замещению газообразного аргона.
[0181] Таблица 2 демонстрирует результаты, полученные путем измерения, для синтезированных магнитных наночастиц и магнитных наночастиц с покрытием, электрокинетического потенциала (мВ) в каждом растворе в пределах от pH 4,0 до pH 10,0 с использованием дзета-потенциометра. Было подтверждено, что магнитные наночастицы с покрытием демонстрировали положительные заряды при каждом PH.
| Таблица 2 | ||||
| pH 4,0 (мВ) |
pH 6,0 (мВ) |
pH 8,0 (мВ) |
pH 10,0 (мВ) |
|
| магнитные наночастицы (α-железо) | 26,94 | 17,67 | -13,17 | -22,73 |
| магнитные наночастицы с покрытием (α-железо, покрытое PDDA) | 46,17 | 47,03 | 45,51 | 32,74 |
Таблица 3 демонстрирует pH каждой из диспергированных магнитных композитных частиц для дезактивации, полученной в процессе c3, и электрокинетические потенциалы, полученные после регулировки pH.
| Таблица 3 | |||||
| магнитные композитные частицы для дезактивации | pH 4,0 | pH 5,0 | pH 6,0 | pH диспергированного вещества, полученного синтезом | |
| мВ | мВ | мВ | |||
| пример 12 | G3 | -24,91 | -26,34 | -28,85 | 5,57 |
| пример 48 | M3 | -9,83 | -16,42 | -21,5 | 4,65 |
| пример 54 | N3 | -7,97 | -14,87 | -21,96 | 4,57 |
| пример 60 | P3 | -10,87 | -14,11 | -18,60 | 4,58 |
| пример 66 | Q3 | -9,86 | -14,15 | -18,61 | 4,63 |
| пример 72 | R3 | -9,44 | -17,5 | -23,43 | 4,74 |
| пример 78 | S3 | -7,82 | -13,51 | -22,37 | 5,02 |
| пример 84 | T3 | -28,51 | -19,94 | -21,63 | 5,53 |
| пример 120 | Z3 | -9,47 | -16,34 | -19,04 | 4,88 |
| пример 126 | AA3 | -5,08 | -16,92 | -18,25 | 4,78 |
| пример 132 | AB3 | -10,10 | -15,57 | -17,74 | 4,77 |
| пример 138 | AC3 | -13,87 | -19,19 | -17,25 | 4,72 |
| пример 144 | AD3 | -17,34 | -19,44 | -22,98 | 4,86 |
| пример 150 | AE3 | -8,96 | -15,28 | -22,26 | 4,98 |
[0182] (Пример 154) Процесс a1 осуществляли для получения магнитных наночастиц с покрытием. [Процесс b13 (диспергированное хитиновое нановолокно)] Дистиллированную воду добавляли к 4 г хитинового нановолокна (концентрация 10%, производства SUGINO MACHINE LIMITED) для получения суммарного количества 40 мл и в достаточной степени диспергировали.
[Процесс c7 (синтез магнитных композитных частиц для дезактивации)] Магнитные композитные частицы для дезактивации AF1 получали аналогично процессу c1 за исключением того, что количество магнитных наночастиц с покрытием составляло одну десятую (всего 1 мл) на каждом каскаде.
[0183] (Пример 155) магнитные композитные частицы для дезактивации AF2 получали способом, аналогичным примеру 154, за исключением того, что процесс c8 применяли вместо процесса c7.
[Процесс c8] Процесс осуществляли аналогично процессу c2 за исключением того, что добавляемое количество магнитных наночастиц с покрытием (на каждом каскаде) составляло одну десятую (всего 1 мл) от количества в процессе c2.
[0184] (Пример 156) Магнитные композитные частицы для дезактивации AF3 получали способом, аналогичным примеру 154 за исключением того, что процесс c9 применяли вместо процесса c7.
[Процесс c9] Процесс осуществляли аналогично процессу c3 за исключением того, что добавляемое количество магнитных наночастиц с покрытием (на каждом каскаде) составляло одну десятую (всего 1 мл) от количества в процессе c3.
[0185] (Пример 157) Магнитные композитные частицы для дезактивации AF4 получали способом примера 154 за исключением того, что процесс c10 применяли вместо процесса c7.
[Процесс c10] Процесс осуществляли аналогично процессу c4 за исключением того, что добавляемое количество магнитных наночастиц с покрытием (на каждом каскаде) составляло одну десятую (всего 1 мл) от количества в процессе c4.
[0186] (Пример 158) Магнитные композитные частицы для дезактивации AF5 получали аналогично примеру 154 за исключением того, что процесс c11 применяли вместо процесса c7.
[Процесс c11] Процесс осуществляли аналогично процессу c5 за исключением того, что добавляемое количество магнитных наночастиц с покрытием (на каждом каскаде) составляло одну десятую (всего 1 мл) от количества в процессе c5.
[0187] (Пример 159) Магнитные композитные частицы для дезактивации AF6 получали аналогично примеру 154 за исключением того, что процесс c12 применяли вместо процесса c7.
[Процесс c12] Процесс осуществляли аналогично процессу c6 за исключением того, что добавляемое количество магнитных наночастиц с покрытием (на каждом каскаде) составляло одну десятую (всего 1 мл) от количества в процессе c6.
[0188] (Пример 160) Магнитные композитные частицы для дезактивации AG1 получали аналогично примеру 154 за исключением того, что следующий процесс применяли вместо процесса b13. [Процесс b14] Дистиллированную воду добавляли к 4 г хитозанового нановолокна (концентрация 10%, производства SUGINO MACHINE LIMITED) для получения суммарного количества 40 мл и в достаточной степени диспергировали.
[0189] (Примеры 161-165) Магнитные композитные частицы для дезактивации AG2-AG6 получали аналогично примерам 155-159, соответственно, за исключением того, что процесс b14 использовали вместо процесса b13 в каждом из примеров 155-159.
[0190] (Пример 166) Магнитные композитные частицы для дезактивации AH1 получали аналогично примеру 154 за исключением того, что следующий процесс применяли вместо процесса b13.
[Процесс b15] Дистиллированную воду добавляли к 4 г гидроксиапатита (nano-SHAp (размер зерна 40 нм), производства SofSera Corporation) для получения суммарного количества 40 мл и в достаточной степени диспергировали.
[0191] (Примеры 167-171) Магнитные композитные частицы для дезактивации AH2-AH6 получали аналогично примерам 155-159, соответственно, за исключением того, что процесс b15 использовали вместо процесса b13 в каждом из примеров 155-159.
[0192] (Примеры 172-189) Магнитные композитные частицы для дезактивации получали аналогично примерам 154-171 за исключением того, что процесс a2 применяли вместо процесса a1. Предположим, что магнитные композитные частицы для дезактивации примеров 172-189 соответственно соответствуют процессам примеров 154-171.
Примеры 172-177: магнитные композитные частицы для дезактивации AI1-AI6
Примеры 178-183: магнитные композитные частицы для дезактивации AJ1-AJ6
Примеры 184-189: магнитные композитные частицы для дезактивации AK1-AK6
[0193] (Примеры 190-195) Магнитные композитные частицы для дезактивации получали аналогично примерам 166-171 за исключением того, что процесс a3 применяли вместо процесса a1. Предположим, что магнитные композитные частицы для дезактивации примеров 190-195 соответственно соответствуют процессам примеров 166-171.
Примеры 190-195: магнитные композитные частицы для дезактивации AL1-AL6
[Процесс a3 (синтез магнитных наночастиц с покрытием)] Приготавливали пробирку емкостью 50 мл и 1.4 г порошкообразного магнитного оксида железа диспергировали в 20 мл дистиллированной воды. Затем дистиллированную воду добавляли для получения суммарного количества 43,5 мл. Смесь диспергировали в течение 10 минут ультразвуковым дезинтегратором ванного типа. Кроме того, добавляли 1,5 мл маточного раствора PSS (поли(натрий 4-стирол сульфонат: маточный раствор (форма для продажи). Типичный MW 200000). Эту жидкую смесь смешивали в течение двух часов, неоднократно осуществляя инверсию. Затем разделение центрифугированием осуществляли при 3000 G в течение 10 минут с использованием центрифуги с подвешивающимися стаканами. После разделения центрифугированием, надосадочную жидкость удаляли и 20 мл дистиллированной воды добавляли и полностью диспергировали. После этого добавляли и смешивали 25 мл дистиллированной воды. Затем разделение центрифугированием осуществляли при 18000 G в течение 15 минут с использованием ультрацентрифуги, и надосадочную жидкость удаляли. После этого, дистиллированную воду добавляли для получения суммарного количества 14 мл и полностью диспергировали, и затем подвергали замещению газообразного аргона.
[0194] (Примеры 196-201) Магнитные композитные частицы для дезактивации получали аналогично примерам 166-171 за исключением того, что процесс a4 применяли вместо процесса a1. Предположим, что магнитные композитные частицы для дезактивации примеров 196-201 соответственно соответствуют процессам примеров 166-171.
Примеры 196-201: магнитные композитные частицы для дезактивации AM1-AM6
[Процесс a4] Приготавливали пробирку емкостью 50 мл и 1,4 г порошкообразного α-железа, имеющий слой оксида, диспергировали в 37.4 мл дистиллированной воды. Другие процессы были аналогичны процессу a3.
[0195] (Пример 202) Эксперимент для подтверждения скорости удаления радиоактивного цезия из воды, загрязненной радиоактивным цезием, был проведен путем добавления 1,8 мл диспергированных магнитных композитных частиц для дезактивации M3 согласно примеру 48 в 90 мл воды, загрязненной радиоактивным цезием. В частности, до инжекции воды, загрязненной радиоактивным цезием, и магнитных композитных частиц для дезактивации M3, и спустя пять минут после инжекции, жидкой смеси позволяли проходить через магнитный фильтр/шприц (см. непатентный источник 9), показанный на Фиг.17A, чтобы, таким образом, магнитно удалять магнитные композитные частицы для дезактивации, адсорбировавшие радиоактивный цезий.
[0196] Фиг.17B демонстрирует вид в разрезе участка разреза магнитного фильтра 300. Магнитный фильтр/шприц 300 включает в себя шприц 301 объемом 30 мл (производства TERUMO CORPORATION), трубку 302, магнитную цепь (шарообразное ярмо 303, неодимовый магнит 304), и пряжу 305 из нержавеющей стали SUS434. Внутренняя область магнитной цепи 303 наполнена 6 г пряжи 305 из нержавеющей стали SUS434. Доза радиации в контейнере, содержащем фильтратную воду, измеряли гамма-спектрометром последней модели LB2045, совмещенным с высокоточным сцинтилляционным детектором на основе NaI, через иглу 18 калибра, установленную на магнитном фильтре/шприце 300. В результате, было подтверждено, что доза радиации цезия 134, содержащегося в воде, загрязненной радиоактивным цезием, составляла 109,3 беккерель/кг до инжекции магнитной композитной частицы для дезактивации M3, тогда как доза радиации снижалась до предела обнаружения (0 беккерель/кг) после обработки с использованием магнитных композитных частиц для дезактивации M3.
[0197] (Примеры 203-205) Магнитные композитные частицы для дезактивации приготавливали способом примера 12 (в этом случае, однако используемое количество диспергированных составов захвата изменяли от 40 мл до 30 мл) с использованием магнитных наночастиц с покрытием примера 10 и следующих три типов составов захвата.
(Состав захвата, используемый в примере 203) 16 мл водного раствора (0,49 моль/л), содержащего пентагидрат сульфата меди, добавляли в 16 мл дистиллированной воды и смешивали. После этого, 8 мл водного раствора (0,5 моль/л), содержащего тригидрат ферроцианида калия, добавляли и смешивали, таким образом, получая ферроцианид меди в дисперсном состоянии.
(Состав захвата, используемый в примере 204) 18 мл водного раствора (0,49 моль/л), содержащего гексагидрат сульфата никеля, добавляли в 20 мл дистиллированной воды и смешивали. После этого, 12 мл водного раствора (0,5 моль/л), содержащего тригидрат ферроцианида калия, добавляли и смешивали, таким образом, получая ферроцианид никеля в дисперсном состоянии.
(Состав захвата, используемый в примере 205) 12 мл водного раствора (0,49 моль/л), содержащего гептагидрат сульфата кобальта добавляли в 16 мл дистиллированной воды и смешивали. После этого, 12 мл водного раствора (0,5 моль/л), содержащего тригидрат ферроцианида калия, добавляли и смешивали, таким образом, получая ферроцианид никеля в дисперсном состоянии.
[0198] Водный раствор алкалина, имеющий окончательную концентрацию цезия 10 млн ч., приготавливали путем добавления гидроксида кальций в водный раствор хлорида цезия для достижения pH 12. Затем 10 мкл магнитных композитных частиц для дезактивации, полученных в примерах 203-205, добавляли в 3 мл водного раствора алкалина для подтверждения способности к удалению цезия.
[0199] В результате, магнитные композитные частицы для дезактивации примеров 203-205 имеют способность к удалению цезия 95% или более в водном растворе алкалина с pH 12. Соответственно, было подтверждено, что магнитные композитные частицы для дезактивации имеют высокую способность к удалению цезия также в сильно алкалиновой среде.
ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРИМЕНЕНИЕ
[0200] Магнитные композитные частицы для дезактивации согласно настоящему изобретению пригодны для использования в системе дезактивации семейства радиоактивных веществ и способе дезактивации семейства радиоактивных веществ для удаления семейства радиоактивных веществ, смешанных в жидкости. Радиоактивные изотопы и стабильные изотопы, которые имеют одни и те же физико-химические свойства и одинаковое поведение в среде, как описано выше, можно надлежащим образом использовать для дезактивации нерадиоактивных веществ. Как описано выше, магнитные композитные частицы для дезактивации согласно настоящему изобретению можно широко использовать для дезактивации семейства радиоактивных веществ, диспергированного в жидкости, например, жидкости природного происхождения, например, морской воде, тканевой жидкости, например сыворотки крови, и жидкости в пищевой области, например питьевой воде, и в областях очищенной воды, рекуперированной воды, сточных вод, осадка и различных типов промывочной воды. Магнитные композитные частицы для дезактивации согласно настоящему изобретению обладают способностью захвата семейства радиоактивных веществ. Соответственно, магнитные композитные частицы для дезактивации можно использовать не только для жидкости, но и для дезактивации семейства радиоактивных веществ, содержащихся в газе, текучей среде и пр. Настоящее изобретение можно использовать не только для дезактивации, но и для применения в области медицины и применения путем конденсации.
[0201] Данная заявка базируется на и испрашивает приоритет японской патентной заявки № 2011-101174, поданной 28 апреля 2011 года, японской патентной заявки № 2011-227470, поданной 14 октября 2011 года, и японской патентной заявки № 2012-044995, поданной 1 марта 2012 года, раскрытие которых включено в настоящее описание в полном объеме посредством ссылки.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
[0202] 1: магнитная композитная частица для дезактивации, 10: магнитная наночастица, 12: магнитный корзиноподобный скелет, 13: пустотелая структура, 14: полость, 15: покровный слой, 18: состав захвата, 20: вода, загрязненная радиацией, 21: радиоактивный цезий (семейство радиоактивных веществ), 30: средство магнитного накопления, 31: магнит, 32: средство экранирования, 33: корпус, 40: датчик, 41: магнитный фильтр, 42: магнитный блок управления, 43: очистная трубка, 44: опорный участок, 45: магнитная проволочная сетка, 46: пустой участок, 47: соединительный участок, 48: средство ультразвукового облучения, 50: устройство захвата/сбора, 51: шприц, 52: магнитный фильтр, 53: неодимовый магнит, 54: пробирка, 90: кластер, 91: магнитная наночастица с покрытием.
1. Система дезактивации семейства радиоактивных веществ, содержащая:
магнитную композитную частицу для дезактивации, которая захватывает семейство радиоактивных веществ в жидкости; и
средство магнитного накопления для накопления магнитной композитной частицы для дезактивации в жидкости,
причем магнитная композитная частица для дезактивации имеет многослойную структуру, включающую в себя: магнитную частицу, сформированную в сердцевинном участке; состав захвата, сформированный в поверхностном слое для захвата семейства радиоактивных веществ в жидкости; и промежуточный слой, который непосредственно покрывает магнитную частицу и сформирован, по существу, между магнитной частицей и составом захвата,
при этом состав захвата и промежуточный слой связаны вместе посредством электростатической связи, и
причем магнитная частица имеет средний размер зерна от 1 нм до 10 мм.
2. Система дезактивации семейства радиоактивных веществ по п.1, в которой средство магнитного накопления включает в себя структуру, которая позволяет управлять включением/отключением магнитной силы, накапливает семейство радиоактивных веществ, содержащихся в жидкости, посредством магнитной силы средства магнитного накопления, и отделяет семейство радиоактивных веществ от средства магнитного накопления после накопления.
3. Система дезактивации семейства радиоактивных веществ по п.1, в которой семейство радиоактивных веществ образовано, по меньшей мере, одним из радиоактивного цезия, стабильного изотопа радиоактивного цезия, радиоактивного стронция, стабильного изотопа радиоактивного стронция, радиоактивного таллия и стабильного изотопа радиоактивного таллия.
4. Система дезактивации семейства радиоактивных веществ по п.1, в которой магнитная частица с покрытием, включающая в себя магнитную частицу и промежуточный слой, и состав захвата по отдельности инжектируются в жидкость для формирования магнитной композитной частицы для дезактивации в жидкости.
5. Система дезактивации семейства радиоактивных веществ по п.1, в которой средство магнитного накопления включает в себя магнитный фильтр, который позволяет управлять включением/отключением магнитной силы, фильтрует жидкость, содержащую семейство радиоактивных веществ, и захватывает семейство радиоактивных веществ.
6. Магнитная композитная частица для дезактивации, которая используется для системы дезактивации семейства радиоактивных веществ по любому из п.п.1-5 и способна захватывать семейство радиоактивных веществ, причем магнитная композитная частица для дезактивации содержит:
магнитную частицу, сформированную в сердцевинном участке;
состав захвата, сформированный в поверхностном слое для захвата семейства радиоактивных веществ в жидкости; и
промежуточный слой, который непосредственно покрывает магнитную частицу и сформирован, по существу, между магнитной частицей и составом захвата,
при этом состав захвата и промежуточный слой связаны вместе посредством электростатической связи, и
причем магнитная частица имеет средний размер зерна от 1 нм до 10 мм.
7. Магнитная композитная частица для дезактивации по п.6, в которой промежуточный слой сформирован из, по меньшей мере, одного из: липида, детергента, полимера и неорганического вещества.
8. Магнитная композитная частица для дезактивации по п.6, в которой магнитная частица образует кластер.
9. Магнитная композитная частица для дезактивации по п.6, в которой промежуточный слой и состав захвата связаны друг с другом формой связи, выбранной из группы, состоящей из внутримолекулярной связи, формирующей внутреннюю структуру молекулы, ковалентной связи, координационной связи, металл-металлической связи, химической связи, формирующей молекулярную группу, ионной связи, металлической связи, водородной связи, гидрофобной связи и ван-дер-ваальсовой связи.
10. Магнитная композитная частица для дезактивации по п.6, в которой магнитная частица содержит, по меньшей мере, частично один из: Fe, Co, Ni, марганца, гадолиния и их оксидов.
11. Магнитная композитная частица для дезактивации по п.6, в которой состав захвата выбран из группы, состоящей из ферроцианида металла, цеолита, ионита, нанопористого материала и гидроксиапатита.
12. Магнитная композитная частица для дезактивации по п.6, в которой магнитная частица образует корзиноподобный скелет, в котором сформирована полость.
13. Магнитная композитная частица для дезактивации по п.6, в которой состав захвата выбран из группы, состоящей из ферроцианида железа, ферроцианида никеля, ферроцианида кобальта, ферроцианида меди, ферроцианида цинка, ферроцианида хрома и ферроцианида марганца.
14. Магнитная композитная частица для дезактивации, имеющая многослойную структуру, включающая в себя:
магнитную частицу, сформированную в сердцевинном участке;
состав захвата, сформированный в поверхностном слое для захвата семейства радиоактивных веществ; и
промежуточный слой, который непосредственно покрывает магнитную частицу и сформирован, по существу, между магнитной частицей и составом захвата,
при этом состав захвата и промежуточный слой связаны вместе посредством электростатической связи, и
причем магнитная частица имеет средний размер зерна от 1 нм до 10 мм.
15. Способ изготовления магнитной композитной частицы для дезактивации, содержащий этапы, на которых:
формируют магнитную частицу с покрытием, полученную в результате реакции магнитной частицы с составом, образующим промежуточный слой для формирования промежуточного слоя, который покрывает, по меньшей мере, часть поверхностного слоя магнитной частицы; и
вводят состав захвата в магнитную частицу с покрытием, чтобы он располагался в, по меньшей мере, части поверхностного слоя,
при этом состав захвата и промежуточный слой связаны вместе посредством электростатической связи, и
причем магнитная частица имеет средний размер зерна от 1 нм до 10 мм.
16. Способ изготовления магнитной композитной частицы для дезактивации по п.15, в котором этап введения состава захвата осуществляется путем смешивания и перемешивания, в дисперсном состоянии, магнитной частицы с покрытием и состава захвата.
17. Способ изготовления магнитной композитной частицы для дезактивации по п.15 или 16, в котором этап введения состава захвата включает в себя, по меньшей мере, один из этапов, на которых: (i) смешивают и перемешивают один из состава захвата и магнитной частицы с покрытием в дисперсном состоянии, и добавляют и смешивают другой из состава захвата и магнитной частицы с покрытием в дисперсном состоянии; и (ii) смешивают и перемешивают диспергированные вещества, включающие в себя состав захвата и магнитную частицу с покрытием, путем переноса диспергированных веществ между несколькими контейнерами под положительным давлением или отрицательным давлением.
18. Способ изготовления магнитной композитной частицы для дезактивации по п.15 или 16, в котором этап формирования магнитной частицы с покрытием включает в себя этап смешивания и перемешивания, в дисперсном состоянии, магнитной частицы и состава, образующего промежуточный слой, для формирования промежуточного слоя.
